自体软骨细胞为基础的关节软骨组织工程研究进展

关节软骨在日常活动中缓冲运动应力,承受邻近关节压力,容易受伤。而关节软骨代谢能力低,一旦受损难以自愈。自体软骨细胞移植和组织工程软骨移植是近年新兴的关节软骨损伤修复技术,已广泛应用于临床获得一定的治疗效果,但仍需要进一步改进。本文从组织工程各要素出发,分别阐述自体软骨细胞移植的各种优化方案,帮助研究人员全面了解并能够合理地应用软骨组织工程技术,实现部分患者的关节保留,避免关节置换。     

骨软骨移植修复关节软骨缺损的研究进展

关节软骨的完整性是关节行使正常功能的基础。而创伤等所致的关节软骨缺损可引起疼痛、滑膜炎和关节变性等，最终导致关节功能丧失。对于关节软骨缺损的治疗有促进软骨自身内源性修复和通过移植手段重塑关节(如：软骨移植、骨膜／软骨膜移植、软骨细胞／间充质细胞移植、软骨组织工程及骨软骨移植等)两种方法。近年来，国内外在骨软骨移植的基础与临床应用方面取得了一定进展，现综述如下。     

组织工程修复关节软骨缺损的实验研究

目的　用组织工程的方法 ,将新生关节软骨细胞先在高分子聚乳酸材料上进行体外培养 ,然后移植于关节软骨缺损处 ,以达到修复关节软骨缺损的目的。方法　取新生新西兰兔关节软骨细胞培养于高分子聚乳酸材料支架上。将 16只兔的 32个膝关节股骨髁处人工造成一 4m m× 6 m m大小缺损 ,并随机分为二组。 组 10只兔 ,2 0个关节缺损 ,用软骨细胞 -高分子聚乳酸移植修复。 组 6只兔 ,左膝用软骨细胞 -高分子聚乳酸移植体修复 ,表面覆盖单层软骨细胞 ;右膝仅用高分子聚乳酸材料修复。术后分别于 4、8、12、2 4周取标本进行大体、光镜、组织化学的方法进行结果评估。结果　用软骨细胞 -高分子聚乳酸移植体能修复关节软骨缺损 ,且为透明软骨。新生软骨组织胶原定型为 型胶原。结论　用软骨细胞 -高分子聚乳酸移植体移植 ,关节软骨缺损能获得透明软骨修复     

冻存复苏培养的关节软骨细胞生物学特性

关节软骨（细胞）的同种异体移植是解决关节软骨损伤后修复问题的理想方法．其成功的先决条件要求细胞能够耐受低温冷冻保存并保持关节软骨细胞的生物学特性。为此，该实验在成功地建立了关节软骨细胞库的基础上，进行冻存后的关节软骨细胞培养，同时利用显微缩时录像技术，借助组织学、组织化学和分子生物学等方法．观察细胞的增殖、糖胶聚糖的合成以及Ⅱ型胶原的基因表达情况。结果表明，分离的关节软骨细胞经深低温冷冻保存后复苏．细胞在14d的培养中仍可保持关节软骨细胞所特有的形态以及对糖胺聚糖和Ⅱ型胶原的合成能力。     

兔胚胎软骨细胞移植修复关节软骨缺损的初步研究

目的　采用兔胚胎软骨细胞培养移植修复关节软骨缺损 ,并对其组织形态学进行观察。方法　在成兔股骨内侧髁作关节软骨缺损模型 ,实验组采用生物蛋白胶与胚胎软骨细胞相混后 ,植入兔膝关节实验性软骨缺损区 ,对照组不做任何处理或单纯用生物蛋白胶移植修补 ,分别于术后 4、8、1 2周观察关节软骨缺损修复的情况 ,并对其进行组织学评分。结果　实验组在胚胎软骨细胞移植 8、1 2周后 ,于缺损区内可形成透明软骨 ,组织评分及效果评定优于对照组。结论　胚胎软骨细胞移植组所产生的修复组织接近正常软骨组织 ,明显优于对照组     

关节软骨损伤组织工程修复的实验研究

目的：（1）研究不同体外培养时间软骨的生物学特性，探讨运用于软骨组织工程中软骨种子细胞的最适宜培养时间和条件。（2）应用组织工程技术探讨运用自体关节软骨细胞修复关节软骨缺损的可行性。（3）应用组织工程技术探讨应用同种异体软骨细胞修复关节软骨缺损的可行性。（4）研究修复关节软骨缺损的软骨细胞来源。方法：（1）取新西兰兔关节软骨细胞体外培养，观察软骨细胞的形态学变化，生长曲线，酸性粘多糖及胶原分泌情况。（2）建立关节软骨缺损模型，应用自体关节软骨细胞复合生物支架Pluronic修复关节软骨缺损，观察修复效果。（3）应用同种异体软骨细胞复合生物支架Pluronic修复关节软骨缺损，观察修复效果。（4）应用3H－TdR放射自显影方法，确定修复关节软骨缺损的细胞来源。结果：（1）体外培养第四代软骨细胞的增殖能力达到高峰，而第二代软骨细胞分泌基质能力最强。（2）自体或同种异体软骨细胞复合Pluronic修复关节软骨缺损，12周后缺损表面较平滑，与正常软骨界面愈合较好，MASSON三色染色显示胶原分布已较均匀， 骨细胞呈柱状排列，II型胶原在细胞周围阳性表达，而空白对照和材料对照组未见明显修复。（3）3H－TdR放射自显影方法证实修复软骨组织的细胞来源于体外移植细胞，软骨细胞植入体内早期仍进行有丝分裂，而在中后期软骨细胞以分泌基质为主，植入的细胞与周围软骨细胞间存在物质交换。结论：（1）软骨细胞在体外培养2－3周左右是作为软骨组织工程种子细胞的最佳时机。（2）自体或同种异体组织工程化软骨是修复关节软骨缺损的较好方法。（3）组织工程化软骨修复关节软骨缺损的细胞来源于体外移植的软骨细胞。     

天然仿生材料通透性影响细胞移植的研究进展

软骨缺损常发展为骨关节炎,最终导致进行性全关节破坏。而由于血管的缺乏,关节软骨自我修复能力有限,成为了当今治疗的难题。随着组织工程学技术的发展,天然仿生材料联合细胞移植技术为修复受损软骨提供了可能性。天然仿生材料的通透性是其基本理化性质之一,可直接影响联合移植的软骨细胞的存活状态以及骨髓间充质干细胞向软骨细胞的定向分化,在联合细胞移植技术修复软骨缺损中具有重要意义,越来越受到研究者们的重视。     

关节软骨细胞离子通道研究进展

自体软骨细胞移植和软骨组织工程为关节软骨损伤的修复提供了比较好的途径。软骨细胞作为细胞移植和软骨组织工程种子细胞的理想来源，国内外学者对于其生物学特性进行了大量的研究，但仍有许多生物机制不明确。与此同时细胞膜离子通道的研究随着膜片钳技术、分子生物学、形态学技术、免疫学等其他技术的发展，成为一个研究热点。而对于关节软骨细胞离子通道方面的研究却比较有限，因此，有必要对这个领域的研究现状进行深入地了解。     

猴椎间盘移植后腰椎小关节软骨组织学研究

观察了猴冷冻保存间盘异体移植后，不同时期移植间盘高度及腰椎小关节软骨形态及组织化学改变。结果表明：随移植间盘高度的逐渐下降小关节软骨呈退行性改变，术后４周软骨细胞反应性增生，蛋白多糖（ＰｒｏｔｅｏｇｌｙｃａｎＰＧ）含量升高，６周后软骨各种爱行性改变，软骨表面出现裂隙，软骨细胞持续增殖，但多为退变细胞，ＰＧ含量明显下降，结果提示：间盘退变可以加速相应小关节软骨的退变进程。     

自体软骨细胞移植修复关节软骨缺损的基础及临床应用研究

目的:探讨自体软骨细胞移植修复关节软骨缺损的疗效。方法:自体软骨细胞取自大白兔左股骨外髁,体外增殖后接种于胶原海绵支架上,后移植于兔膝关节软骨缺损处。取同一大白兔双膝关节内外髁分3组作自身对照研究,右股骨内髁作自体软骨细胞移植实验组,左膝股骨内髁作胶原海绵移植对照组,右膝股骨外髁作空白组。移植术后不同时间分批处死,进行大体、组织学观察。临床对8例软骨缺损患者先行关节镜下取软骨,然后制备种植了软骨细胞的胶原膜,再将其植入软骨缺损处,最后进行系统康复治疗。结果:实验组修复组织以透明软骨为主,对照组和空白组以纤维软骨修复为主。临床病例随访半年以上,患者症状消失,核磁共振或关节镜复查见软骨缺损已修复。结论:自体软骨细胞移植可修复关节软骨缺损,有良好的应用前景。     

自体组织工程化软骨组织在体内最佳形成时间的研究

目的研究探讨自体组织工程化软骨在动物自体内最佳形成时间,为临床应用提供理论研究和参数。方法取猪耳廓软骨细胞,与可注射性生物材料Pluronic F127混合形成浓度为50×106/ml细胞－生物材料复合物,接种于猪自体腹外侧壁真皮下,分别在接种后第1、3、6、9、15周取材,从组织学、生化组成对再生软骨组织进行评价。结果第六周形成的软骨组织完全成熟,与正常软骨组织有相似的组织学特性。而第1、3周大部分为未成熟的软骨细胞。各不同时间再生软骨组织中氨基糖氨多糖(GAG)占组织干重的平均百分含量在7.0～9.0之间。第6周形成软骨组织中Ⅱ型胶原含量比第1、3周形成软骨组织中Ⅱ型胶原含量高,和正常耳软骨含量接近。结论利用组织工程技术可在具有免疫功能自体动物内形成软骨组织,确定软骨组织形成的最佳时间为接种后第6周。     

Repair of articular cartilage on the surface of heat-treated bone by transplantation of cultured chondrocytes

The present study addresses clinical problems associated with the degeneration of articular cartilage, which occurs when heat-treated bone with articular cartilage is used for re-implantation after resection of malignant bone tumors adjacent to the joints. We therefore evaluated the effect of transplantation of chondrocytes embedded in collagen gel on the surface of heat-treated bone. A cylindrical complex of bone and articular cartilage 6 mm in diameter was resected from rabbits' patellar grooves and treated in saline at 60 degrees C for 30 min. In Group A, articular cartilage was resected from the complex and the remaining bone was returned to the patellar groove. Then, autologous chondrocytes cultured in collagen gel were transplanted and covered with periosteum. As controls, the original complex of heat-treated bone and articular cartilage (Group B) and heat-treated bone directly covered with periosteum (Group C) was returned to the patellar groove. In Group A, histological study showed that round cells were mainly observed and the matrix was well stained with Safranin O in the repair tissue after 24 weeks. The repair tissue was as thick as the adjacent normal cartilage. Immunohistological study detected type-II collagen and chondroitin-6-sulphate (3B3+) in the matrix of the repair tissue, but not type-I collagen. The repair tissue was consequently cartilaginous in Group A. The repair tissue was not cartilaginous or was degenerative in the control groups. We believe that this modality of heat-treated joints will contribute to limb salvage reconstruction after resection of malignant bone tumors adjacent to the joints.     

胚胎干细胞向软骨细胞定向诱导分化的研究进展

软骨是一种由软骨细胞及细胞外基质(ECM)组成的特殊结缔组织,关节受损时,被破坏的软骨自我修复能力极低,需要细胞移植治疗.软骨组织的传统修复方式是自体组织分离的软骨细胞经体外大量培养后,将其包覆在生物性材料内再植入受损部位,这面临软骨细胞经体外培养逐渐丧失其原有特性而分化成其他组织的问题.胚胎干细胞具有自我更新和多分化潜能的特性,在一定培养条件下经适当刺激可诱导分化成软骨组织.这将为软骨组织的修复提供一种新的途径.本文拟简要探讨胚胎干细胞经诱导向软骨细胞方向分化的最新研究进展.     

软骨细胞纤维蛋白胶混合物修复兔关节软骨缺损的实验研究

目的：研究关节软骨细胞与纤维蛋白胶的混合物修复关节软骨全层缺损的效果。方法：（１）用自制消化瓶消化分离原代兔关节软骨细胞并培养;（２）通过硫酸铵沉淀法从兔血液中提取纤维蛋白原并制备纤维蛋白胶;（３）分别用自体或异体关节软骨细胞和纤维蛋白胶的混合物修复兔股骨滑车关节软骨全层缺损。术后１、２、３个月从大体观察,组织学等方面了解关节软骨缺损的修复情况。结果：自体软骨细胞组在术后３个月时修复组织已非常类似     

兔关节软骨缺损修复的实验研究

目的观察自制猪耳廓的脱细胞软骨基质(Extracellular Cartilage Matrix ECM)复合自体软骨细胞对兔膝关节软骨5mm的缺损的修复作用。方法新西兰大白兔60只,随机分为3组,均制备股骨下端滑车处直径为5mm、深4mm的软骨缺损。实验组(A组)：用自制ECM复合自体培养的软骨细胞修复兔关节软骨缺损,实验组(B组)：单纯自制ECM修复兔关节软骨缺损,于4、8、12、24周后分别与空白对照组(C组)相比较,通过大体形态学观察、组织学检查、胶原含量的测定,观察EcM修复软骨缺损的能力。结果第12、24周时,A组修复效果最好,修复组织填充于软骨缺损处,与正常组织连接紧密,分界较为平滑;B组修复效果次之;C组最差,各阶段缺损少量的新生软骨,修复组织多为纤维组织。结论自制的ECM与自体软骨细胞复合具有较强的软骨生成能力,可作为异体软骨移植的一种替代物。     

聚乳酸涂层的多孔羟基磷灰石负载软骨细胞移植修复兔关节软骨缺损

目的　研究复合材料负载软骨细胞修复兔关节软骨缺损。方法　把软骨细胞种植到聚乳酸 (PLA)涂层的多孔羟基磷灰石 (HA)表面 ,培养 2周后 ,移植软骨细胞 载体的复合体修复兔膝关节股骨髁的软骨缺损 (直径约 5mm ,深约 2 .5mm ,达钙化层 )。然后对缺损的修复情况在移植后进行大体、光镜评估和电镜观察。另外对兔膝关节正常的软骨和移植后 12周缺损处的修复软骨进行胶原量的测定。结果　移植的软骨细胞能在复合材料上良好地生长 ,形成透明软骨 ,软骨缺损被修复。无细胞移植的对照组仅纤维修复。另外 ,多孔HA在修复过程中充当了软骨下骨的临时替代。胶原量的测定显示移植 12周后的修复软骨胶原量约 44 .6 9% ,自身正常的软骨胶原量约为 5 4.74% ,两者差异有统计学意义。结论　PLA涂层的多孔HA负载软骨细胞移植能以透明软骨的方式成功修复兔膝股骨髁软骨缺损。软骨细胞不成熟导致胶原量的差异有统计学意义。     

兔骨髓间充质干细胞定向诱导移植修复关节软骨的实验研究

目的：通过诱导兔骨髓间充质干细胞（MSCs），观察干细胞向软骨细胞的分化效果。方法：纯化兔骨髓间充质干细胞；用含转化生长因子β1的诱导液培养骨髓间充质干细胞；以MTT测定诱导细胞的增殖活性；免疫组化检测Ⅱ型胶原蛋白的表达；诱导后的细胞移植于白兔膝关节内，X线摄片观察软骨修复形成情况。结果：诱导液可有效诱导MSCs向软骨细胞表型转化，且骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化所需的特异性细胞外基质——Ⅱ型胶原明显升高，移植后效果明显。结论：兔骨髓间充质干细胞定向诱导后移植修复关节软骨是有效的。因此骨髓间充质干细胞有可能成为软骨组织工程较理想的种子细胞来源。     

自体红骨髓移植修复关节软骨缺损的实验观察

[目的 ]实验观察自体红骨髓移植修复关节软骨缺损的形态变化过程 .[方法 ]将自体新鲜红骨髓移植于 2 6例中国家兔膝关节股骨髌面制作的 3 0mm× 6 0mm全层关节软骨缺损区 ,通过肉眼、光学显微镜、电子显微镜观察和图像分析等方法 ,观察不同时期修复组织的形态变化 .[结果 ]于术后第4周 ,自体新鲜红骨髓移植组修复组织细胞的形态、分布及排列接近正常软骨组织 ,其修复组织中单个细胞面积达到正常水平 .[结论 ]自体新鲜红骨髓具有良好的成软骨能力 ,成软骨的过程分为肉芽组织形成期、前软骨期和成熟软骨期 3个阶段 .     

软骨移植及关节软骨组织工程技术研究进展

关节软骨缺损是临床常见的疑难病例,目前的治疗包括自体或异体骨软骨移植修复、软骨膜或骨膜移植修复及软骨细胞移植修复.组织工程技术的发展使软骨移植进入了一个新的发展时期,本文就软骨移植及关节软骨组织工程技术进展进行综述.