关节软骨损伤细胞修复研究进展.doc

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1、关节软骨损伤细胞修复研究进展作者：高曙光，雷光华，李康华【关键词】关节软骨损伤　　关节软骨损伤主要由创伤和各种疾病如骨关节炎、剥脱性骨软骨炎、骨坏死等引起，容易导致关节功能障碍。关节软骨损伤目前治疗方法很多，包括微骨折、软骨下骨打孔术、骨膜和软骨膜移植、自体和异体软骨移植、组织工程软骨移植、细胞移植、基因治疗等方法，但效果各异。他们都旨在解决两个主要问题：（1）利用与关节软骨相似的组织或材料充填缺损；（2）促使修复组织和原先组织在形态上相似，在结构和功能上相近。目前用于细胞移植的细胞主要有：（1）自体和异体软骨细胞；（2）间

2、充质干细胞。1软骨细胞移植软骨细胞具有分离、培养简单、同源性好的优点，原代单层培养的软骨细胞能表达Ⅱ型胶原和可聚蛋白多糖等特异性细胞外基质达数日至数周。异体软骨细胞移植由于存在免疫排斥问题，又有传播细菌和病毒的危险，目前研究相对较少，而自体软骨细胞移植（autocartilagetransplantation,ACT）国内外研究已有10多年的历史。11ACT的应用研究自体关节软骨细胞移植可避免免疫反应或者疾病传染的问题，但可以采取的细胞数目有限，如果可以在体外使细胞数目增殖，临床应用才会成为可能。1989年Grande等在家

3、兔实验中尝试了培养的自体关节软骨细胞移植。1994年Brittberg等首次报道ACT的临床应用，其操作程序如下：（1）切取非负重关节面正常健康的关节软骨；（2）酶消化和培养增殖；（3）关节切开，清除关节软骨至健康软骨面；（4）将骨膜移植片缝合于缺损关节面上；（5）将培养好的软骨细胞注射于骨膜移植片下缺损区。在其27例患者中，16处在股骨髁，7处在髌骨，皆为局部深层缺损，经传统方法治疗无效，行ACT术后3a膝关节功能良好或好者占16例，并且股骨髁部修复效果较髌骨部好。1996年Brittberg等对骨膜加ACT或不加ACT修

4、复兔髌骨软骨缺损的效果做了比较研究，移植后前者87％的缺损被修复，后者只有31％。Peterson等〔1〕报道1987～1996年应用ACT治疗219例病人，术后优良率达75％以上，结果显示缺损处新生组织在组织学与机械力学特征上与透明软骨相似。同时有学者认为ACT治疗的临床疗效与缺损部位相关，据报道股骨髁部的软骨缺损ACT治疗疗效最好，髌骨和股骨滑车软骨损伤疗效最差。2000年Brittberg等对37例ACT术后患者的活检研究表明，15例患者的再生组织类似透明软骨，同时发现软骨细胞在缺损区因重力作用分布不均，部分植入的细胞

5、经覆盖的骨膜边缘漏出。712ACT相关支架研究单纯的细胞移植存在细胞固定不牢、细胞丢失、修复组织有限、愈合速度慢、容易钙化、远期疗效不确定等问题，因此具有生物相容性良好、生物可降解性、一定的三维结构的支架材料一度成为研究的热点。作为培养的支架材料目前应用较多的有胶原、凝胶、透明质酸、聚羟乙酸（PGA）、聚乳酸（PLLA或PDLLA）、聚乳酸／聚羟乙酸共聚物（PLGA或PGA／PLLA）等。Benya等的实验发现体外培养的单层软骨细胞在植入三维立体系统如琼脂糖凝胶后会重新获得进一步分化的能力，在三维立体系统中培养的软骨细胞能很

6、好的保持细胞表型。1998年Rahfoth等报道将软骨细胞包裹在琼脂糖凝胶中修复家兔关节软骨缺损，18个月后47％缺损区为透明样软骨组织修复，对照组只有少量的修复组织。2003年Lee等将种植在Ⅱ型胶原载体上的软骨细胞体外培养增殖后再植入犬软骨缺损区，15周后发现88％左右的缺损区为修复组织覆盖，并且透明软骨占42％左右，但其力学性能仍低于正常软骨细胞。纤维蛋白作为天然细胞外基质成分，有较好介导细胞间信号传导及相互作用的性能，取材简单，制备方便，并可按植入物的要求对工程化组织进行塑形，韧性好，无免疫原性，但其降解速度快是目前

7、面临的最大问题。张力等〔2〕在纤维蛋白胶中加入抑肽酶和氨甲环酸，使纤维蛋白胶降解速度与软骨细胞基质形成同步速度，用这种改良纤维蛋白胶软骨细胞复合物修复兔软骨缺损，结果显示修复组织细胞内的氨基多糖含量接近正常透明软骨。早在1993年Freed等将软骨细胞移植于PLLA、PGA支架上进行体外培养体内移植研究，取得了一定的成效，但其还存在一些不足之处，如PGA的降解速度太快，降解产物酸度大，软骨细胞耐受性差，而PLLA降解太慢，与新生软骨再生速度不匹配，因此人们把两者按一定比例制成共聚物PLGA，以结合两者的优点。Kim等将软骨细

8、胞移植于PLGA中，体外培养1周后移植入鼠皮下，12周后共聚物消失，待之为原来形状的透明软骨块，其组织学表现与正常软骨相似，但PLGA仍有亲水性差，对细胞吸附不够等缺点。于是有学者采用卵磷脂和多聚赖氨酸对PLGA进行包埋，实验结果表明，卵磷脂增加了其亲水性，多聚赖氨酸增加了其亲水性和对细胞