自体软骨细胞移植技术的回顾与展望

目的：在过去10年中，自体软骨细胞移植技术成为治疗关节软骨缺损的最佳方案。回顾自体软骨细胞移植技术的发展过程并对其未来方向作以简单设想。 资料来源：应用计算机检索Medline 1957-01／2005-09的文章，检索词为“autologous／autogeneous chondrocyte implantation／transplantation．cartilage defect，ACI”，限定文章语言种类为English；同时计算机检索中国期刊全文数据库1994-01／2005-09期间的相关文章，检索词“骨性关节炎、关节软骨剥脱、关节软骨缺损、关节软骨损伤、软骨细胞移植、自体软骨细胞移植”，限定文章语言种类为中文。另外在google搜索引擎及有关生物医学公司网站搜集相关资料。 资料选择：纳入标准：①软骨细胞体外培养及移植的基础理论。②动物实验。③FDA审批文件。④临床应用报告。⑤患者随访分析。⑥自体软骨细胞移植技术与其他治疗方法疗效对比。排除标准：①较陈旧的文献。②重复研究。 资料提炼：共收集到300余篇（页）与关节软骨损伤、缺损及其治疗相关的文献及网页，其中56篇（页）符合纳入标准，排除的240篇（页）文章系同一类重复性研究和近似的网络文章。 资料综合：①软骨细胞的体外大规模培养技术和在动物体进行的软骨细胞移植实验为自体软骨细胞移植在人体的进一步研究奠定了理论基础。②初期的自体软骨细胞移植技术通过缝合自体骨膜来制造封闭关节软骨缺损病灶的空腔，再将体外培养扩增后的自体软骨细胞混悬液注射进入该空腔从而使细胞在病灶处形成新生软骨。③后发展为胶原膜被用来替代自体骨膜作为自体软骨细胞移植术中的病灶封闭材料。④近年来又研制出将体外培养扩增后的自体软骨细胞与Ⅰ／Ⅲ型胶原膜复合制成固态膜片，再将该膜用生物胶贴附在关节软骨缺损部位，移植的细胞以胶原膜为基质而增生，修复原软骨缺损。⑤基质诱导的自体软骨细胞移植技术还不是最完美的方案，仍然存在不足。因此需要向更安全、有效，更易于运输、保存及更低制造成本等方向研究。 结论：经过lO多年的不断改进，自体软骨细胞移植技术已经成为目前治疗关节软骨缺损的最佳方案，其新一代的基质诱导的自体软骨细胞移植技术应该得到临床普及来治疗这一疾病。     

自体软骨细胞移植治疗膝骨关节炎的临床研究与应用

目的:综合分析自体软骨细胞移植修复膝骨关节炎中关节软骨缺损的历史、研究现状及发展趋势。资料来源:应用计算机检索Medline1980-01/2006-10有关组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章,检索词为“articularcartilage defects,chondrocyte implantation”,限定语言种类为英文;同时计算机检索中国期刊数据库1980-01/2006-10有关组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章,检索词“关节软骨缺损,软骨细胞移植,关节炎”,限定语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:①有关膝骨关节炎的发病率、中医药防治关节软骨退变的研究。②有关软骨细胞的体外培养的方法研究。③软骨细胞修复关节软骨缺损的历史及前景展望研究。排除标准:重复研究、综述及Mata分析类文章;未排除随机、对照和盲法文章。资料提炼:共收集到103篇有关组织工程学技术修复关节软骨缺损的文献,48篇符合纳入标准,排除55篇文献,其中11篇为重复研究,24篇为临床应用,20篇为软骨细胞支架的研究。48篇文献中有关软骨细胞体外培养的文章19篇,膝骨关节炎的发病率及中医药防治关节软骨退变的文章16篇,软骨细胞修复关节软骨缺损的历史及前景展望的文章13篇。资料综合:自体软骨细胞体外培养大量扩增及生物膜载体的发展,为组织工程化软骨修复软骨缺损开拓了一条新的途径。同时祖国医学在防治关节软骨退变中有着不可替代的优势。因此,自体软骨细胞植入技术结合中医药将会作为一个传统自体软骨细胞移植术的替代品被骨科界广泛接受。结论:体外培养软骨细胞技术,目前已经成熟。组织工程学技术的发展使体外培养软骨细胞修复关节炎中关节软骨缺损进入了一个新的发展时期,基质诱导的自体软骨细胞移植技术结合中医药为修复骨关节炎中关节软骨缺损开辟了新的道路。     

应用组织工程学技术修复关节软骨缺损

目的:关节软骨缺损一直是临床上的一个难题。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。组织工程学技术的发展使体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期,通过查阅文献对体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进行综述。资料来源:应用计算机检索Medline1993-01/2004-06关于组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章,检索词为“articularcartilagedefects、tis-sueengineeringtechnology”,限定语言种类为英文;同时计算机检索中国期刊数据库1993-01/2004-06相关组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章,检索词“关节软骨缺损,组织工程学技术,体外培养”,限定语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:①有关软骨细胞的结构、功能、及其体外培养的意义研究。②有关体外培养种子细胞的选择的研究。③软骨细胞修复关节软骨缺损的前景展望的研究。排除标准:文献中重复研究、综述、Mata分析类文章。未排除文章中资料是否应用了随机、对照和盲法。资料提炼:共收集到32篇相关文献,含追溯法查找文献6篇,18篇符合纳入标准,排除14篇文献,其中4篇系重复研究,7篇为临床应用,3篇为软骨细胞支架的研究。18篇文献中有7篇对软骨细胞的特征进行综述,5篇是理想种子细胞的选择的研究,6篇为软骨细胞修复关节软骨缺损的前景展望的研究。资料综合:软骨细胞体外培养大量扩增、分化维持其正常的表型及代谢的调控因素为组织工程化软骨修复软骨缺损、体外培养软骨细胞建立软骨细胞库开拓了一条新的途径。软骨细胞、间充质干细胞(骨髓、骨膜或软骨膜来源)、滑膜细胞或转基因细胞等均可作为种子细胞。可来源于同种异体甚至异种细胞。自体软骨细胞植入技术已经作为一个传统自体软骨细胞移植术的替代品被骨科界广泛接受。结论:体外培养软骨细胞技术,目前已经成熟。组织工程学技术修复关节软骨缺损的方法很多。组织工程学技术的发展使体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期,基质诱导的自体软骨细胞植入技术修复关节软骨缺损开辟了新的道路。     

应用组织工程学技术修复关节软骨缺损

目的：关节软骨缺损一直是临床上的一个难题。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、组织工程学技术的发展使体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期，通过查阅文献对体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进行综述。资料来源：应用汁算机检索Medline 1993-01／2004-06关于组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章，检索词为“articular cartilage defects、tissue engineering technology”，限定语言种类为英文；同时计算机检索中国期刊数据库1993-01／2004-06相关组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章，检索词“关节软骨缺损，组织工程学技术，体外培养”，限定语言种类为中文资料选择：对资料进行初审，纳入标准：小有关软骨细胞的结构、功能、及其体外培养的意义研究：②有关体外培养种子细胞的选择的研究：⑧软骨细胞修复关常软骨缺损的前景展望的研究。排除标准：文献中重复研究、综述、Mata分析类文章：未排除文章中资料是否应用了随机、对照和盲法。资料提炼：共收集到32篇相关文献，含追溯法查找文献6篇，18篇符合纳入标准，排除14篇文献，其中4篇系重复研究，7篇为临床应用，3篇为软骨细胞支架的研究。18篇文献中有7篇对软骨细胞的特征进行综述，5篇是理想种子细胞的选择的研究，6篇为软骨细胞修复关节软骨缺损的前景展望的研究一资料综合：软骨细胞体外培养大量扩增、分化维持其正常的表型及代谢的调控因素为组织工程化软骨修复软骨缺损、体外培养软骨细胞建立软骨细胞库开拓了一条新的途径：软骨细胞，间充质干细胞（骨髓、骨膜或软骨膜来源）、滑膜细胞或转基因细胞等均町作为种子细胞。可来源于同种异体甚至异种细胞。自体软骨细胞植入技术已经作为一个传统自体软骨细胞移植术的替代品被骨科界广泛接受：结论：体外培养软骨细胞技术，目前已经成熟。组织工程学技术修复关节软骨缺损的方法很多：组织工程学技术的发展使体外培养转骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期，基质诱导的自体软骨细胞植入技术修复关节软骨缺损开辟了新的道路。     

自体骨负载软骨细胞修复兔关节骨软骨缺损

目的:观察原代单层培养的自体软骨细胞包埋于骨与骨膜之间修复关节骨软骨缺损的可行性,探索一种关节内骨软骨缺损或单纯软骨缺损的修复方法。方法:实验于2003-05/2006-10在安徽医科大学完成。实验分组:取4周龄健康新西兰大白兔27只,体质量460～520g,随机摸球法分为自体骨 软骨细胞 骨膜移植组、自体骨 骨膜移植组、骨膜移植组,每组9只。实验方法:取自体骨 软骨细胞 骨膜移植组兔子膝关节的软骨消化成软骨细胞并在体外原代单层培养近2周;每只兔子的双侧膝关节股骨滑车部造成3mm×4mm×4mm的骨软骨缺损,在自体骨 软骨细胞 骨膜移植组各取两块3mm×4mm的髂骨洗去血细胞,充填软骨下骨缺损,松质面向关节腔,骨膜覆盖,软骨细胞与纤维蛋白凝胶混合物注入腔隙内;自体骨 骨膜移植组不注射软骨细胞;骨膜移植组用骨膜修复。实验评估:分别在4,8,12周进行大体和苏木精-伊红染色、蕃红花”O“染色、甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组织化学进行形态学以及透射电镜超微结构观察软骨的生长情况,并按照O’Driscoll,Keeley and Salter评分标准,对各组进行半定量评分,组间比较采用q检验。结果:纳入新西兰大白兔27只,均进入结果分析。①3组软骨的生长情况:自体骨 软骨细胞 骨膜移植组软骨缺损被修复,外观与周围正常软骨没有明显区别,组织学检测为透明软骨或类透明软骨,软骨下骨修复完善;自体骨 骨膜移植组缺损表面被纤维软骨修复,12周出现明显退变;骨膜移植组缺损被纤维组织及骨样组织修复,对应的髌骨软骨出现磨损的创痕。②3组不同时间点组织学评分:自体骨 软骨细胞 骨膜移植组、自体骨 骨膜移植组、骨膜移植组4周分别是(10.83±4.40),(9.33±3.93),(5.83±1.94)分;8周:(15.17±4.71),(10.83±3.06),(6.67±1.51)分;12周:(15.83±4.58),(8.17±2.79),(3.83±0.75)分。在第8,12周,3组之间差异有显著性意义(P<0.01)。结论:自体骨复合纤维蛋白凝胶负载软骨细胞修复关节骨软骨缺损,可在重建软骨下骨的同时形成透明或类透明软骨表面。     

组织工程化软骨细胞和骨髓间充质干细胞用于修复同种异体关节软骨缺损

背景:关节软骨几乎没有自身修复的能力,目前临床大多采用自体或异体软骨移植修复、软骨膜或骨膜移植修复、软骨细胞移植修复。由于自体软骨来源有限,异体软骨又存在慢性免疫排斥反应,最终可能导致预后不佳;软骨膜或骨膜移植修复的软骨易于退化,导致修复效果不佳。目的:总结组织工程化软骨细胞、骨髓间充质干细胞及两者共培养对同种异体软骨缺损修复作用的研究现状。方法:应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1994-01/2012-01有关组织工程化软骨细胞和骨髓间充质干细胞用于修复同种异体关节软骨缺损方面的文章,英文检索词为"cartilage defect,allograft,chondrocyte,mesenchymal stem cells,bone marrow mesenchymal stem cells",中文检索词为"软骨缺损,同种异体移植,软骨细胞,骨髓间充质干细胞"。排除重复性及非中英文语种研究,共保留35篇文献进行综述。结果与结论:随着体外细胞培养方法的不断改进,现已能够把软骨细胞从坚韧的软骨中分离出来,并获得大量高纯度的软骨细胞并繁殖出新生软骨细胞。软骨细胞培养增殖能力低,传代培养容易引起老化和去分化;而成体骨髓中骨髓间充质干细胞含量少,随传代次数的增多成软骨潜能明显降低。骨髓间充质干细胞和软骨细胞共培养,两种细胞相互促进增殖和分化,作为种子细胞可减少软骨细胞增殖传代次数并节省软骨细胞数量,与组织工程支架材料复合能有效修复关节软骨缺损。     

Ⅰ型胶原海绵吸附骨髓基质细胞修复关节软骨缺损

目的:观察Ⅰ型胶原海绵吸附自体骨髓基质细胞对膝关节软骨缺损的修复情况。方法:12只新西兰大白兔取骨髓,体外扩增骨髓基质细胞,双膝关节随机分成实验组、对照组,实验组用自体骨髓基质细胞-Ⅰ型胶原海绵复合物移植于膝关节软骨缺损;对照组仅单纯Ⅰ型胶原海绵移植。结果:实验组软骨缺损术后各阶段由透明软骨样组织,对照组由纤维软骨样组织填充。结论:Ⅰ型胶原海绵是适合吸附骨髓基质细胞的载体材料,Ⅰ型胶原海绵吸附骨髓基质细胞能修复软骨缺损。     

关节软骨的损伤与修复:自体移植、基质诱导、内置支架及组织工程化培养

背景:由于缺乏血管和淋巴分布,关节软骨组织的自我修复能力较差.目的:概述自体软骨细胞移植的研究进展,介绍基质诱导自体软骨细胞移植、内置支架、以及应用于软骨损伤修复的组织工程技术:并对自体软骨细胞移植未来的发展方向做出展望.方法:以articular cartilage,transplantation,stem ceils,tissue engineering为检索词,检索ISI Web of Knowledge,PubMed数据库(1979/2009-02);以关节软骨、修复、组织工程为检索词,检索CNKI数据库(1979/2009-02).文献检索语种限制为英文和中文.纳入自体软骨细胞移植、基质诱导的自体软骨细胞移植、内置支架技术和相关组织工程技术的内容.排除关节软骨损伤的医学成像观察、细胞信号转导路径、基因治疗等研究.结果与结论:计算机初检得到824篇文献.根据纳入排除标准,对自体软骨细胞移植、基质诱导自体软骨移植、内置支架及相关的组织工程技术进行分析.自体软骨细胞移植是过去10年中临床修复关节软骨损伤的最佳方案.近年来,传统的软骨细胞移植出现了很多改进和发展,其中基质诱导自体软骨移植、内置支架技术和相关组织工程技术是目前发展得相对成熟的几个方面,但仍然存在一些亟待解决的问题.基质诱导自体软骨移植目前正在逐步取代传统的自体软骨移植,但其长期效果还需要进一步的临床研究和确认.新的内置支架技术和相关组织工程技术也从材料学、细胞生物学及分子遗传生物学的方向,推动了关节软骨损伤修复的发展.     

同种异体骨软骨柱移植治疗关节软骨缺损

背景:同种异体骨软骨移植修复关节软骨损伤可以解决自体骨软骨来源有限的问题,但存在免疫排斥问题.目的:观察以深低温保护剂保护的同种异体骨软骨柱移植修复兔关节软骨缺损的效果,并与自体关节软骨移植作比较.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2008 05/10在武汉协和医院骨科实验室完成.材料:24只成年健康新西兰兔中8只用于异体骨软骨柱的制备,16只随机分成同种异体移植组和自体移植组,每组8只.方法:使用横穿钉套筒提取兔股骨内侧髁骨软骨柱,将骨软骨柱在4℃条件下放入盛有10%二甲基亚砜的冻存管中2 h,将冻存管移入程序冷冻仪内以1℃/min速率降至-75℃,放入-196℃液氮罐底部保存3周备用.用横穿钉钻头在兔左膝关节股骨内侧髁垂直于软骨面制造缺损,缺损深4 mm,直径4.45 mm,自体移植组取右膝关节内侧髁骨软骨柱植入到左侧膝关节相应缺损处,异体移植组将经过程序性深低温冷冻保存的同种异体骨软骨柱移植到相应缺损处.主要观察指标:术后12周观察兔关节活动度、修复组织的质地等情况.以苏木精-伊红染色观察关节软骨组织的病理变化,以半定量改良Wakitani score法进行评估.以免疫组织化学染色观察Ⅱ型胶原分泌情况.结果:两组实验动物关节活动度正常.异体移植组移植处关节软骨面较光整,与周围正常关节软骨高度一致,结合紧密,颜色接近,与自体移植组相似.两组移植后,兔关节缺损处被透明软骨覆盖,潮线整齐,细胞排列有序,分泌大量基质,异体移植组移植处软骨深层及软骨下骨处可见微小裂隙,未见淋巴细胞和浆细胞浸润.同种自体与异体骨软骨移植组Wakitaniscore评分结果无统计学差异,总分接近,修复软骨Ⅱ型胶原免疫组织化学染色均强阳性.结论:冷冻同种异体骨软骨柱移植可修复全层小面积关节软骨缺损,术后近期软骨细胞存活,可分泌软骨基质,未见明显排斥反应,与自体骨软骨柱修复的兔关节软骨缺损在组织学上相近.     

新鲜异体和自体骨软骨移植修复软骨缺损的差异评价

目的:通过压配技术进行移植修复,并评价新鲜异体和自体骨软骨移植修复软骨缺损的差别。方法:实验于2004-01/05在解放军总医院骨科研究所完成。采用20只成年健康新西兰兔,随机分成2组,自体移植组和异体移植组,每组10只。制备髌股关节面的股骨槽沟内直径4mm的软骨缺损的动物模型,①自体移植组在手术过程中取兔右侧关节的骨软骨块植入左侧的股骨槽沟缺损骨洞内,并与股骨槽沟软骨面平齐,闭合切口。②异体移植组在手术过程中采用组内配对将配对兔右侧膝关节取出的骨软骨块经乳酸林格氏液冲洗后,植入同组配对兔左膝的缺损内,同样将同组配对兔右膝取出的备用软骨植入配对兔左膝的缺损内。③于手术后12周观察移植后兔的关节活动度、关节腔积液情况,关节挛缩、粘连及血管翳形成情况。修复组织的质地以及周围组织和基底部的结合程度。髌骨面的退变情况。观察软骨基质分泌情况应用苏木精-伊红染色和番红O染色。缺损处修复组织的超微结构行透射电镜观察。软骨缺损的组织学评分以半定量的改良Wakitaniscore法评估,内容包括:细胞种类,髓质染色(易染性),表面完整性,软骨的厚度,移植软骨在受体周围组织的完整性6个方面19项内容,采用0,1,2,3,4评分,最大总分14分。结果:所有动物在实验过程中全部成活,均进入结果分析。①移植软骨情况的大体观察:异体移植组移植后局部高度及颜色已与正常软骨一致,平滑且结合紧密,与周围及基底部界限模糊且质地坚硬。关节囊正常。自体移植组移植块无陷落,无倾斜,仍然完整,厚度不变。②移植后软骨的微观结构:光镜观察可见两组移植软骨均已覆盖缺损,与正常软骨高度相当,缝隙已接近连接,细胞成熟,有大量软骨基质分泌,细胞排列规则,番红O着色深。周围无淋巴细胞和浆细胞浸润。自体移植组移植软骨与正常软骨的边缘之间形成锐利边缘的微裂,软骨基质没有能融合一体。透射电镜观察可见异体移植组见软骨细胞位于陷窝内,清晰,呈扁平状。细胞表面有多个突起,核呈椭圆形,染色质分布均匀,粗面内质网呈扩张状态,腔内有中等电子密度的分泌物,可见高尔基复合体。基质中可见胶原纤维存在。在成熟软骨细胞中可见细胞分裂象,并可见许多电子密度高的颗粒。自体移植组所见与异体移植组相同。③移植软骨的组织学评分结果:于12周观察自体移植组和异体移植组在组织学方面评分,细胞种类,髓质染色(易染性),表面完整性,软骨的厚度,移植软骨在受体周围组织的完整性评分相似,总评分相近(3.9,4.3,P=2.295)。结论:①同种关节软骨移植后可完全修复全层关节软骨缺损,软骨细胞存活,可分泌软骨基质,其形态与生物学特性类似于正常软骨细胞。②异体骨软骨移植后近期存活良好,并与自体骨软骨移植修复新西兰兔的全软骨缺损在组织学上相近,未见免疫排斥反应,故说明新鲜异体骨软骨也可以作为移植的供体修复骨缺损。