将GLDN+成齿祖细胞鉴定为人体牙齿发育与再生的关键

为什么长新牙很重要

根管治疗能保住许多牙齿，但其原理是移除牙齿内部的活性牙髓。牙髓里有神经、血管和修复细胞，这些成分共同维持牙齿的健康。一旦牙髓失去，牙齿会变得更脆弱，失去很多天然防御能力。科学家长期希望能够重新生长活性牙髓，而不是用惰性填充物替代，但这要求对在发育期间构建牙本质和牙髓的干细胞进行精确控制。本研究发现了发育中人类牙齿中一个此前未被认识的干细胞群，似乎是构建牙齿硬组织和软组织的关键设计者。

幼牙内部的隐藏建造者

在早期牙齿形成过程中，位于未来牙冠和牙根下方的软组织称为牙乳头。它富含间充质干细胞，这些细胞最终产生牙本质（覆盖在釉质下的硬层）和牙髓。研究者使用单细胞RNA测序技术——读取单个细胞中成千上万基因的活性——绘制了来自发育中智齿的人人牙乳头中的所有细胞类型图谱。他们发现该组织远非均质：它包含免疫细胞、血管细胞、神经细胞以及若干不同的干细胞亚群，每一类都有其特定的基因特征和在牙齿构建中可能的功能。

发现GLDN+干细胞亚群

在不同的干细胞簇中，其中一组尤为突出。这些细胞高表达一种称为神经胶质黏附蛋白（gliomedin，GLDN）的表面蛋白，以及与早期牙齿形成相关的其他标志物。GLDN+细胞主要位于生长中的牙根与软性牙乳头交界处，靠近引导牙根成形的薄上皮结构。发育分析显示，GLDN+细胞来源于更早期的祖细胞，然后向牙冠和牙根迁移，在那里成熟为成牙本质细胞（产生牙本质的细胞）和有助于形成牙髓基质的细胞。对不同发育阶段的人牙组织显微镜观察表明，GLDN+细胞在牙本质形成附近先是增多，随后随着牙根管成熟逐渐减少，这提示它们在牙髓和牙本质沉积的关键窗口期最为活跃。

既建造又招募血管的干细胞

为检验这些细胞的特殊性，研究团队通过细胞分选从人体牙乳头中分离出GLDN+和GLDN−细胞。两者都表现出间充质干细胞特性，但GLDN+细胞表现更优：它们形成的克隆更多，增殖更快，迁移能力更强，在促进硬组织形成的条件下产生更多矿物沉积，同时也产生更高水平的关键牙本质相关蛋白。或许更重要的是，当研究者收集GLDN+细胞培养液并将其施用于人体内皮细胞（血管内皮细胞）时，那些内皮细胞迁移更多并形成更多管状血管网络。这意味着GLDN+细胞不仅自身构建类似牙本质的组织，还分泌信号帮助组装牙髓所需的重要血供。

在牙齿支架中再生牙髓

最有力的证据来自一个模拟牙髓再生的动物模型。科学家用拔除的人牙制备空心且经化学处理的牙本质管，并将其填充含有GLDN+细胞、GLDN−细胞或不含细胞的胶原凝胶后，移植到小鼠皮下。四周后，GLDN+组在牙本质管内形成了致密、有序的类似牙髓的组织，内侧牙本质表面有一层清晰的类成牙本质细胞排列，并且血管与胶原纤维网络比其他组更丰富。这证明GLDN+细胞能够在体内重建具有血管化的牙髓-牙本质复合体，因此被命名为“GLDN+成齿祖细胞”。

GLDN 信号如何驱动牙齿修复

接着，研究者探讨是什么赋予这些细胞强大功能。通过分析GLDN+细胞与邻近血管细胞之间的通信信号，他们鉴定出骨形态发生蛋白5（BMP5）为一种关键分泌因子。GLDN+细胞产生更多BMP5，并表现出下游信号级联（通过称为SMAD1/5/9的蛋白体现）更高的激活水平，这一通路与成骨和血管形成相关。当通过沉默GLDN抑制这些细胞时，它们的生长、迁移、矿化能力以及促进血管形成的能力均下降，BMP5水平和SMAD的激活也随之降低。直接降低BMP5也产生类似效果，而向较弱的细胞补充额外BMP5则增强了它们的矿化能力和对血管生长的支持。综上，这些实验揭示了一个GLDN–BMP5–SMAD轴，帮助GLDN+细胞维持其身份并协调牙本质产生与血管生成。

这对未来牙科护理意味着什么

对非专业读者而言，该研究的重要信息是：科学家已确定发育中人类牙齿中的一个高效能干细胞亚群，能够构建既有硬质牙本质外壳又有富血供的活性牙髓。这些GLDN+成齿祖细胞通过以BMP5为中心的特定信号通路自我更新、形成矿化组织并招募血管。从长远看，利用这些细胞或模拟其分泌的信号，可能实现对因龋齿或创伤受损牙齿的活性牙髓重建，为传统根管治疗提供替代方案，并为更广泛的骨修复和神经血管修复策略打开新途径。

引用: Liao, C., Liu, J., Li, M. et al. Identification of GLDN⁺ odontogenic stem cells as crucial for human tooth development and regeneration. Int J Oral Sci 18, 20 (2026). https://doi.org/10.1038/s41368-025-00419-y

关键词: 牙髓再生, 成齿祖细胞, GLDN, BMP5 信号, 牙齿发育