组织工程修复软骨缺损的研究进展

[摘要] 关节软骨缺损所带来的疼痛及关节活动障碍严重影响了患者的生活质量，组织工程技术应用于软骨缺损的修复成为研究的热点，为其治疗提供了新的思路。本文就种子细胞的要求、来源以及培养方法，生物支架的要求及类型，细胞生长调节因子进行综述，总结组织工程修复软骨缺损的研究进展。

[关键词] 软骨缺损；组织工程；种子细胞；支架；细胞因子

[中图分类号] R681.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）07（b）-0036-05

Study progress of tissue-engineered cartilage in repairing cartilage defect

ZHANG Zhijin1 ZENG Liu2 ZHU Fangbing3 GUO Lin4

1.Eleven Ward Two Department of Hand Surgery， Xiaoshan District Hospital of Traditional Chinese Medicine of Hangzhou City， Zhejiang Province， Hangzhou 311201， China； 2.Department of Ankle Surgery， Xiaoshan District Hospital of Traditional Chinese Medicine of Hangzhou City， Zhejiang Province， Hangzhou 311201， China； 3.Department of Sports Medicine， Xiaoshan District Hospital of Traditional Chinese Medicine of Hangzhou City， Zhejiang Province， Hangzhou 311201， China； 4.Department of Joint Surgery， Zhongshan Hospital Affiliated to Dalian University， Liaoning Province， Dalian 116001， China

[Abstract] The pain and joint movement disorder caused by articular cartilage defects have seriously affected the quality of life of patients. The application of tissue engineering technology in the repair of cartilage defects has become a hot topic in research， which provides a new idea for its treatment. In this paper， we review the research progress of tissue engineering to repair cartilage defects on the basis of the requirements， sources and methods of seed cells， the requirements and types of biological scaffold， and the regulation of cell growth factors.

[Key words] Cartilage defect； Tissue engineering； Seeding cells； Support； Cytokines

关节软骨缺损为常见的骨关节病之一，临床上主要表现为顽固性疼痛、关节活动障碍，甚者可丧失关节功能，是引起肢体功能丧失和降低生活质量的主要原因之一。国外有学者统计关节软骨损伤的发病率可达5%，从事特殊职业发生率可达22%～50%[1-2]。软骨在关节活动中占据重要的作用[3]，但其自身修复能力非常有限。研究表明，直径< 3 mm的软骨缺损有可能部分或全部修复，直径> 4 mm则不能自行修复[4]。传统的软骨修复术虽然能在一定程度上缓解症状，但仍存在缺陷，研究发现修复后的组织在组成、结构和力学特性上与正常软骨存在明显的区别[5]。组织工程学致力于发展新生代材料用以修复、替代、提高人体器官和功能[6]。组织工程技术的兴起无疑为软骨缺损的修复提供新的思路，其重点在于种子细胞、可降解的支架材料以及细胞生长调节因子的三维空间复合体，本文就组织工程技术修复软骨缺损的研究进展进行综述。

1 种子细胞

1.1 种子细胞的要求

理想的软骨细胞种子细胞源要求具备：①取材方便，对机体的创伤较小；②体外扩增培养时增殖力强；③稳定的软骨细胞表型可得以维持；④植入人体内免疫排斥反应小，生物安全性高；⑤黏附支架材料力强；⑥在植入受体内能对缺损软骨有效修复，且有明确的远期疗效[7]。

1.2 种子细胞的来源

1.2.1 软骨细胞 软骨细胞是组织工程技术应用于软骨修复中最早的一类种子细胞，其为终末分化细胞，且具有取材方便以及免疫排斥反应小的优点，是软骨组织种子细胞的重要来源。自体软骨细胞不存在免疫排斥反应，且通过自身取得软骨組织后可通过胰蛋白酶和Ⅱ型胶原酶获得纯度较高的软骨细胞。研究证明，来自体外的机械应力可促进软骨细胞的分化、增殖以及增加细胞外基质的产生[8-10]。张仲文等[11]研究发现，自体软骨细胞在10例膝关节软骨缺损的患者修复中有效、安全，且在新形成的软骨组织中为透明软骨和纤维软骨的混合体，以透明软骨为主。但自体软骨细胞存在不足：①三代以后的自体软骨细胞出现生长缓慢、去分化、细胞表型改变等老化现象；②软骨细胞会随着供体年龄的增加活性下降；③自体软骨细胞的来源局限，增殖率低，同时造成供应区疼痛及增加骨关节炎的发病率。