自体组织移植修复关节软骨缺损的研究进展

　　作者：姜哲 作者单位：延边大学护理学院 人体解剖学教研室，吉林 延吉 133000

　　【关键词】 缺损;软骨，关节;移植;自体组织

　　疾病和外伤常引发关节软骨缺损，而缺损的关节软骨很难自行修复.近年来,国内外学者对关节软骨缺损的有效治疗方法进行了众多研究，其中自体组织移植修复关节软骨缺损由于取材方便可靠，移植后无排斥反应，适应性强，故越来越受到重视.

　　1 软骨下骨钻孔技术

　　部分厚度的关节软骨缺损通常不能自行修复，分析其原因如下：1)缺损的软骨表面暴露出来的大分子物质阻碍细胞的黏附;2)缺损区内无细胞趋化、增殖和转化所需要的生长因子及细胞赖于生存的基质网架载体;3)完整的软骨下骨板阻碍从骨髓来的修复细胞.采用软骨下骨钻孔技术可对它进行修复，其原理如下：对部分厚度关节软骨缺损区进行钻孔，并穿过软骨下骨板，使软骨下骨出血，致使缺损区血肿形成;同时松质骨内存在具有多种分化能力的间充质细胞，其可沿所钻孔道迁移到血肿内，而血肿内的红细胞、白细胞及未分化的间充质细胞等可形成肉芽组织，再化生为纤维软骨，分化成熟为不完善的透明软骨而修复关节软骨缺损[1].这种新生的修复组织在外观上与正常关节软骨相似，但组织结构、生物化学组成和生物力学特征等方面都与正常关节软骨存在差异，耐用性达不到正常软骨的标准.应用软骨下骨钻孔技术修复关节软骨缺损的治疗结果受诸多因素影响.葛志强等[2，3]认为小孔径及多点钻孔所生成的修复组织比较大孔径及一点钻孔所生成的组织修复质量更好，耐用性更强.由于骨性关节炎患者原有的骨软骨疾病病因及年龄较大，自身修复能力较差，故应用软骨下骨钻孔技术进行治疗的疗效一般较差.因创伤所致关节软骨缺损患者大多为中青年患者，自身修复能力较强，故运用本技术治疗效果较好.

　　2 自体骨软骨或软骨移植

　　自体骨软骨或软骨移植时根据关节软骨缺损区的面积选取超过70%缺损面积的自身骨软骨或关节软骨，移植到关节软骨缺损区，术后根据关节软骨缺损的范围及部位限制过度负重，进行适当功能锻练[4].由于移植组织内含有大量的正常透明软骨细胞，所以修复后的组织具有保持关节软骨生物学和生物机械特性的优点，但移植组织来源有限，不适合应用于较大面积的关节软骨缺损的修复.

　　3 自体骨膜移植

　　骨膜起源于中胚层组织，生发层中含有具有多向分化能力的未分化的间充质细胞，而间充质细胞在一定的条件下可分化为软骨细胞[5].关节腔内血管缺乏，血液供应量较少，滑液的氧分压较低，这种特殊的条件有利于骨膜分化为关节软骨[6].在关节腔特定的低氧分压和一定的压应力等环境下移植骨膜的未分化间充质细胞不会形成骨组织[7]，而是形成透明软骨组织，并发育成熟.可利用生物粘合剂将移植的游离骨膜固定于关节软骨缺损区，为了将移植的游离骨膜牢固地填充并固定于关节软骨缺损区，可将骨膜连同骨膜下骨一同取下，利用骨膜下骨作为载体和固定媒介，将供区修剪成适合受区大小和形状后镶嵌入关节软骨缺损区，使之成为紧密的供受界面，接合为光滑平整无台阶的表面.带筋膜蒂的骨膜移植保证了移植后的血液供应，维持了骨膜瓣较低的氧分压，有利于骨膜再生为关节软骨.王玉发等[8]对22只成年家兔进行了实验研究，结果表明带筋膜蒂的骨膜移植组家兔的再生关节软骨的质量优于游离骨膜移植组.自体骨膜移植技术取材方便，可早期修复损伤的关节软骨缺损，改善症状，但存在早期退变，且再生软骨易钙化，远期效果不稳定等缺点.

　　4 软骨细胞移植

　　在关节软骨非负重部位取一定量的软骨组织，经体外分离、培养及扩增后植入关节软骨缺损区，可较好地修复关节软骨缺损.体外培养的自体软骨细胞在关节软骨缺损区的依附固定，可用细胞悬液移植及骨膜等膜状组织进行，为防止软骨细胞丢失需缝合覆盖组织与缺损区周边，但缝合部位易出现软骨退化现象，而且移植的软骨细胞在关节负重时易从缺损区漏出[9].另一种常用的方法是将培养的软骨细胞植入到可在体内自行降解吸收的具有三维结构的人工材料中，再移植至关节软骨缺损区.作为细胞载体的人工材料较多，如经过处理的骨和软骨基质、胶原、纤维蛋白、羟基磷灰石、多孔聚乳酸、聚四氟乙稀、聚酯及其他聚合物等，它们是细胞培养的良好基地，又是细胞分化及新陈代谢活动的良好依附支架及基质均匀分布的引导物.将软骨细胞植入这些人工材料中，适合修复各种形状的关节软骨缺损.培养的自体软骨细胞移植后可在关节软骨缺损区内形成透明样软骨组织，减轻患者疼痛症状，改善关节功能.但修复的组织不是正常软骨，仅为透明样软骨，其远期生物力学性能及耐磨性能等有待于进一步验证[10].

　　5 自体红骨髓移植

　　自体红骨髓移植具有取材方便，来源丰富，可进行调控等优点.骨髓中含有的骨髓间充质干细胞(MSC)具有多向分化潜力，可分化为各种组织细胞.Ashhurst等[11]报道，MSC在体内可向软骨细胞分化.软骨组织工程的关键因素有种子细胞、支架材料及两者如何形成复合物等[12].Caplan[13]报道，将兔MSC种植到高度水化的I型胶原后再植入自身关节软骨缺损区，4周后MSC就可附着在支架材料上，但6个月后检查发现新生组织与自身组织不整合.Brian等[14]从兔骨髓中分离培养MSC，加入TGF-β后发现，几乎所有的备用MSC均向软骨细胞分化.Miriam等[15]从山羊骨髓中分离培养MSC，进行软骨分化后与透明质酸合并植入山羊自身关节软骨缺损区，结果见在其中生成了厚厚的透明软骨，最表面层和周围的软骨结合形成光滑的软骨表面.Guo等[16]将绵羊自身MSC种植到β磷酸三钙中治疗关节软骨缺损，24周后发现在缺损区表面覆盖了透明软骨，且与周围组织整合良好.卢华定等[17]将I型胶原与MSC复合物移植到兔自身关节软骨缺损区，达到了透明软骨样修复的目的.崔春爱等[18～20]利用红骨髓-骨膜复合组织移植修复关节软骨缺损,结果表明骨膜修复时间明显短于单纯骨膜移植组.

　　关节软骨是非常耐用的组织，在关节活动时为关节面提供无摩擦的运动，对身体承重软骨下骨起缓冲作用.软骨组织缺乏血管、淋巴结及神经分布，一旦受损伤很难自行修复.本文所述的各种关节软骨缺损修复方法虽各有其优点，但均不能有效地修复缺损的关节软骨，在功能上修复组织达不到关节软骨的生物机械特性，且与原有组织的整合不良，新旧组织间差异较明显，在使用过程中新生组织再次缺损的可能性较大，需进一步研究改进.

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