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关节软骨损伤细胞修复研究进展

高曙光，雷光华，李康华

【关键词】关节软骨损伤

关节软骨损伤要紧由创伤和各类疾病如骨关节炎、剥脱性骨

软骨炎、骨坏死等引发，容易致使关节功能障碍。关节软骨损伤目前

医治方式很多，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、基因医治等方

式，但成效各异。他们都旨在解决两个要紧问题：（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要紧有：（1）自体和异体软骨细胞；（2）

间充质干细胞。

1软骨细胞移植

软骨细胞具有分离、培育简单、同源性好的优势，原代单层培育

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连年的

历史。

11ACT的应用研究

自体关节软骨细胞移植可幸免免疫反映或疾病传染的问题，但能

够采取的细胞数量有限，若是能够在体外使细胞数量增殖，临床应用

才会成为可能。1989年Grande等在家兔实验中尝试了培育的自体关

节软骨细胞移植。1994年Brittberg等第一次报导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）

酶消化和培育增殖；（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）将培育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，经传统方式医治无效，行ACT术后3a膝关节功

能良好或好者占16例，而且股骨髁部修复成效较髌骨部好。1996年

Brittberg等对骨膜加ACT或不加ACT修复兔髌骨软骨缺损的成效做

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〕报导1987～1996年应用ACT医治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点上与透

明软骨相似。同时有学者以为ACT医治的临床疗效与缺损部位相关，

据报导股骨髁部的软骨缺损ACT医治疗效最好，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

究说明，15例患者的再生组织类似透明软骨，同时发觉软骨细胞在缺

损区因重力作用散布不均，部份植入的细胞经覆盖的骨膜边缘漏出。

12ACT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、远期疗效不确信等问题，因此具有生物相容

性良好、生物可降解性、必然的三维结构的支架材料一度成为研究的

热点。作为培育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等的实验发觉体外培育的单层软骨细胞在植入三维立体

系统如琼脂糖凝胶后会从头取得进一步分化的能力，在三维立体系统

中培育的软骨细胞能专门好的维持细胞表型。1998年Rahfoth等报导

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育增殖后再植入

犬软骨缺损区，15周后发觉88％左右的缺损区为修复组织覆盖，而且

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份，有较好介导细胞间信号传导

及彼此作用的性能，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面

临的最大问题