膝關(guān)節(jié)半月板損傷的原因術(shù)后康復(fù)及預(yù)防

學(xué)習(xí)興趣小組*學(xué)習(xí)園地南京醫(yī)科大學(xué)康達(dá)學(xué)院師生再生醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)興趣小組軟骨干細(xì)胞研究進(jìn)展綜述南京醫(yī)科大學(xué)康達(dá)學(xué)院2013級(jí)康復(fù)1班戚新雪干細(xì)胞一直是國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，近年來，軟骨干細(xì)胞的研究愈來愈火。本文對(duì)軟骨干細(xì)胞的研究進(jìn)行綜述。關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)軟骨干細(xì)胞骨關(guān)節(jié)炎修復(fù)1關(guān)節(jié)軟骨相關(guān)知識(shí)關(guān)節(jié)軟骨，關(guān)節(jié)軟骨表面光滑，能減少相鄰兩骨的摩擦，緩沖運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)。關(guān)節(jié)軟骨并不是均質(zhì)性的，從關(guān)節(jié)表面到深層可以分為軟骨表面、過渡帶和深層區(qū)，每一層具有不同的生化特點(diǎn)和細(xì)胞表型。表層細(xì)胞呈現(xiàn)扁平橢圓，具有與關(guān)節(jié)表面平行的長突起，主要分泌表面蛋白多糖；過渡移行帶細(xì)胞呈圓形柱狀排列，并且分泌軟骨中間層蛋白(CILP);而深層細(xì)胞體積較大，硫酸軟骨素排列與軟骨表面垂直，主要表達(dá)X型膠原和堿性磷酸酶。關(guān)節(jié)軟骨中這種不均質(zhì)性對(duì)關(guān)節(jié)軟骨中軟骨細(xì)胞是不是唯一細(xì)胞的觀念提出了挑戰(zhàn)。其次，關(guān)節(jié)軟骨是以外積性生長方式生長的，這為進(jìn)一步提出軟骨中存在干細(xì)胞的理論奠定了基礎(chǔ)。關(guān)節(jié)軟骨是一種特殊的透明軟骨，覆蓋在關(guān)節(jié)末端的關(guān)節(jié)軟骨厚度在低壓力區(qū)為1-4mm，高壓力區(qū)為5-7mm，沒有血管或神經(jīng)分布。與全身大多數(shù)透明軟骨不同，關(guān)節(jié)軟骨沒有軟骨膜。這種性質(zhì)使軟骨生成一個(gè)抗負(fù)荷的面。軟骨膜含有血管，可以供應(yīng)原始細(xì)胞，可以對(duì)軟骨進(jìn)行修復(fù)，這個(gè)有點(diǎn)關(guān)節(jié)軟骨是不具備的。軟骨也是由細(xì)胞和細(xì)胞間質(zhì)組成。根據(jù)細(xì)胞間質(zhì)中纖維的不同，軟骨分為透明軟骨，纖維軟骨，彈性軟骨。骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis,簡稱ＯＡ)是以軟骨破壞為特征的，由機(jī)械性、代謝、炎癥和免疫等因素作用而造成的關(guān)節(jié)疾病。骨關(guān)節(jié)炎的致殘率高達(dá)53%，已成為老年人致殘?jiān)蛑袃H次于心血管疾病的2號(hào)殺手。膝關(guān)節(jié)作為負(fù)重關(guān)節(jié)，是骨關(guān)節(jié)炎最好發(fā)的關(guān)節(jié)之一。隨著年齡增大，關(guān)節(jié)軟骨變性，本身就容易發(fā)生磨損，那么關(guān)節(jié)負(fù)重越大，其關(guān)節(jié)軟骨磨損程度愈嚴(yán)重，骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生概率就越高。2干細(xì)胞概念干細(xì)胞，是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞。根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。隨著年齡增大等原因關(guān)節(jié)軟骨退化出現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎，軟骨的磨損讓病人飽受折磨。然而軟骨組織自我修復(fù)能力有限，軟骨修復(fù)是現(xiàn)代工程的一個(gè)主要目標(biāo)。目前用于關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)的種子細(xì)胞主要有間充質(zhì)干細(xì)胞，胚胎干細(xì)胞，脂肪源干細(xì)胞等四大類。3文獻(xiàn)證據(jù)綜合提煉2001年，Zuk等從吸脂術(shù)抽取的脂肪組織懸液中第1次分離獲得了多向分化的干細(xì)胞。脂肪源干細(xì)胞(adipose－derivedmesenchymalcells，ASCs)是一種優(yōu)于BMSCs的干細(xì)胞，這是由于從脂肪組織提取的干細(xì)胞具有取材容易、取材量大、能反復(fù)取材及細(xì)胞增殖快速等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，ASCs可以在特定的微環(huán)境分別分化成軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等。尹德龍等以SV40Tag轉(zhuǎn)染的人前軟骨干細(xì)胞構(gòu)建永生化人前軟骨干細(xì)胞株。采用酶消化法及免疫磁珠篩選技術(shù)分離純化人胚胎前軟骨干細(xì)胞，結(jié)果貼壁培養(yǎng)的永生人前軟骨干細(xì)胞形態(tài)與原代人前軟骨干細(xì)胞形態(tài)無明顯差別。以免疫磁珠篩選技術(shù)及脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染技術(shù)成功構(gòu)建了SV40tag永生化人前軟骨干細(xì)胞株。日本橫濱市立大學(xué)教授谷口英樹率領(lǐng)的研究小組，在對(duì)小耳癥患者切除的耳軟骨進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，覆蓋耳軟骨的膜中存在一種特殊細(xì)胞，這一細(xì)胞具有發(fā)育為軟骨等組織的干細(xì)胞性質(zhì)。為了構(gòu)建新型自組裝多肽納米凝膠支架RGDmx,探討支架的細(xì)胞相容性及其對(duì)前軟骨干細(xì)胞(precartilaginousstemcells,PSCs)增殖和向軟骨細(xì)胞方向分化的影響。有學(xué)者采取新生SD大鼠四肢長骨干骺端組織分離培養(yǎng)PSCs,采用免疫磁珠分選系統(tǒng)分選純化原代細(xì)胞,并進(jìn)行鑒定。結(jié)論是自組裝多肽納米凝膠支架RGDmx具有良好的細(xì)胞相容性,可有效促進(jìn)PSCs增殖及向軟骨細(xì)胞方向分化,是組織工程較理想的細(xì)胞載體系統(tǒng)。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院整形外科薛珂等人分離培養(yǎng)不同亞型軟骨組織(彈性軟骨，透明軟骨，纖維軟骨)來源干細(xì)胞并堅(jiān)定為軟骨組織工程提供理想種子細(xì)胞。結(jié)果顯示不同亞型均存在軟骨干細(xì)胞具有干細(xì)胞典型特征。美國杜克大學(xué)的研究人員從成熟小鼠成纖維細(xì)胞中獲得了一種iPSCs，具有分化為骨細(xì)胞的能力，還能通過II型膠原（typeIIcollagen，Col2）驅(qū)動(dòng)的綠色熒光蛋白（GFP）的表達(dá)來進(jìn)行區(qū)分。研究發(fā)現(xiàn)，這些GFP+細(xì)胞中的Col2和蛋白聚糖基因的表達(dá)水平顯著高于GFP-細(xì)胞中的水平。一種體外的軟骨病灶模型被用于驗(yàn)證GFP+細(xì)胞的修復(fù)能力。結(jié)果顯示，這些GFP+細(xì)胞能合成軟骨特異性基質(zhì)，表現(xiàn)為高濃度的葡萄氨基葡聚糖和II型膠原蛋白，以及低濃度的I類和X類膠原蛋白。該研究成功利用小鼠成纖維細(xì)胞培養(yǎng)出軟骨細(xì)胞，可用于修復(fù)組織。這證明iPSCs能用于軟骨的修復(fù)，建立模型研究軟骨損傷等。多年來，如何幫助受傷的關(guān)節(jié)軟骨再生，一直是臨床探索的難點(diǎn)和熱點(diǎn)，但迄今尚未發(fā)現(xiàn)可以獲得天然軟骨的方法。蔣青教授和史冬泉博士等人與美國北卡大學(xué)教堂山分校顧臻教授合作，利用自體原位細(xì)胞再生的手術(shù)方法，獲得了近乎天然的軟骨。研究團(tuán)隊(duì)將納米包裹小分子有機(jī)物的液態(tài)透明質(zhì)酸支架，通過一次手術(shù)填充于軟骨缺損處，通過紫外照射30秒后就可形成固體支架；與此同時(shí)，該方法可使藥物在缺損處持續(xù)緩釋2個(gè)月，誘導(dǎo)骨髓源性間充質(zhì)干細(xì)胞、滑膜源性間充質(zhì)干細(xì)胞、軟骨祖細(xì)胞向軟骨方向分化，最終獲得在組織學(xué)、形態(tài)學(xué)、生物力學(xué)等方面接近天然軟骨的軟骨組織，使缺損軟骨得到修復(fù)。日本廣島大學(xué)醫(yī)院成功實(shí)施了世界首例干細(xì)胞混入鐵粉修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨組織手術(shù)，手術(shù)對(duì)象是一名18歲的高中女生，該手術(shù)特點(diǎn)是使用內(nèi)窺鏡微創(chuàng)技術(shù)，對(duì)患者身體負(fù)擔(dān)較小，該手術(shù)在世界引起轟動(dòng)，并再次驗(yàn)證了干細(xì)胞強(qiáng)大的再生和修復(fù)功能！碩士研究生童文學(xué)等在張曉玲的指導(dǎo)下，在體內(nèi)發(fā)現(xiàn)在骨關(guān)節(jié)炎早期，關(guān)節(jié)軟骨表面有細(xì)胞活化現(xiàn)象，并試圖進(jìn)行軟骨自身修復(fù)。進(jìn)一步研究分選出的該細(xì)胞群落，發(fā)現(xiàn)這類細(xì)胞具有很強(qiáng)的克隆形成能力及多向分化潛能，命名為ACSCs，其成軟骨分化能力明顯高于經(jīng)典的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎局部炎癥因子IL-1激活NF-κB通路從而抑制ACSCs的成軟骨分化應(yīng)答，使用NF-κB抑制劑可以挽救ACSCs的成軟骨分化能力并促進(jìn)軟骨再生。此項(xiàng)研究首次體內(nèi)驗(yàn)證正常及OA關(guān)節(jié)軟骨中存在ACSCs，揭示它在OA早期階段會(huì)由靜息態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨瘧B(tài)，參與了關(guān)節(jié)軟骨的自我修復(fù)，然而伴隨著OA的進(jìn)程ACSCs的活化受到抑制。研究從組織干細(xì)胞角度揭示了OA早期軟骨內(nèi)在修復(fù)但最終退變的機(jī)制，提供了誘導(dǎo)內(nèi)源組織干細(xì)胞修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨及防治OA的新策略。多肽水凝膠因?yàn)槠渚哂辛己玫目伤苄托?能夠與損傷部位很好的無縫隙結(jié)合,所以采用該材料作為支架是骨、軟骨組織工程中一種可行的探索。結(jié)果表明,單純自組裝多肽凝膠能夠在原位修復(fù)骨軟骨缺損并促進(jìn)軟骨修復(fù),提示以自組裝多肽凝膠支架移植有望提高目前修復(fù)軟骨缺損的效果。4展望目前的研究表明，關(guān)節(jié)軟骨中存在軟骨干細(xì)胞并成功對(duì)軟骨干細(xì)胞進(jìn)行分離。但關(guān)節(jié)軟骨干細(xì)胞研究仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，如何優(yōu)化種子細(xì)胞，將實(shí)驗(yàn)用于臨床以獲得最佳的關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)效果，為關(guān)節(jié)軟骨損傷的患者提供更好的治療，這將是廣大骨關(guān)節(jié)病患者的福音。參考文獻(xiàn)[1]陳宜，祝云利，吳海山，符培亮．軟骨修復(fù)和置換中纖維軟骨和透明軟骨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