骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損研究進(jìn)展.doc

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1、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損研究進(jìn)展【關(guān)鍵詞】骨髓細(xì)胞軟骨缺損關(guān)節(jié)軟骨損傷在臨床上很常見，由于關(guān)節(jié)軟骨的自身修復(fù)能力很差，關(guān)節(jié)軟骨一旦損傷即很難修復(fù)，繼而會(huì)發(fā)生不可逆的病理變化，造成關(guān)節(jié)的退行性改變，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。目前，關(guān)節(jié)軟骨損傷臨床上尚無有效的治療方法。近年發(fā)展起來的一門新興學(xué)科—組織工程學(xué)，通過利用少量的種子細(xì)胞經(jīng)過體外培養(yǎng)擴(kuò)增，并附著在一定的支架材料上，移植到體內(nèi)而形成新的有生命力的組織。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BoneMarrowderivedMesenchymalStemCells，BMSCs)用作種子細(xì)胞具有增殖能力強(qiáng)，多向分化潛能(可以分化為骨、軟

2、骨、肌肉、脂肪等多種組織)，而且具有采集方便、對機(jī)體損傷小的特點(diǎn)，是軟骨組織工程理想的種子細(xì)胞。目前，BMSCs在軟骨損傷修復(fù)方面的研究比較深入，本文對BMSCs修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的研究進(jìn)展予以綜述?！　?體外培養(yǎng)擴(kuò)增BMSCs修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損早期曾采用調(diào)動(dòng)軟骨損傷區(qū)周圍的間充質(zhì)干細(xì)胞促進(jìn)軟骨修復(fù)，如軟骨下骨鉆孔術(shù)，但由于有效成分較少，修復(fù)效果不明確。近年將體外純化的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與支架結(jié)合植入患處，顯示出較好的效果。Wakitani等［1］最先報(bào)道了從兔骨髓和骨膜中分離出BMSCs，經(jīng)體外擴(kuò)增后與Ⅰ型膠原凝膠混合形成復(fù)合物，移植修復(fù)兔股骨內(nèi)髁關(guān)節(jié)軟骨缺損。術(shù)后2周，觀察到

3、缺損處的BMSCs已分化成軟骨細(xì)胞；4周時(shí)缺損深處有骨形成；12周時(shí)軟骨下骨已修復(fù)良好，且上層的新生軟骨組織依然保留其生物學(xué)活性。力學(xué)測試數(shù)據(jù)顯示，術(shù)后24周的修復(fù)組織硬度比空白對照組強(qiáng)而稍弱于正常軟骨。Robinson等［2］將兔骨髓的BMSCs在體外培養(yǎng)擴(kuò)增，同樣復(fù)合在生物材料上進(jìn)行關(guān)節(jié)軟骨損傷修復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究。在術(shù)后6周和6個(gè)月時(shí)檢測發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)軟骨損傷區(qū)有透明軟骨形成。Caplan等［3］進(jìn)行的類似研究同樣證實(shí)，體外培養(yǎng)擴(kuò)增的BMSCs與載體結(jié)合可以修復(fù)兔股骨髁的全層關(guān)節(jié)軟骨損傷。Diduch等［4］研究比較了BMSCs與不同材料的結(jié)合情況，發(fā)現(xiàn)在瓊脂糖中培養(yǎng)的BMSC

4、s產(chǎn)生Ⅱ型膠原以及aggrecan含量增長最快，海藻酸鹽其次。膠原凝膠細(xì)胞復(fù)合物隨培養(yǎng)時(shí)間延長會(huì)發(fā)生體積回縮，而海藻酸鹽不僅能促進(jìn)BMSCs分化形成軟骨，而且長期培養(yǎng)中體積不會(huì)發(fā)生明顯變化。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞海藻酸鹽復(fù)合物能有效地修復(fù)骨軟骨缺損。Im等［5］模擬自體軟骨細(xì)胞移植的方法，將從兔骨髓中分離出的BMSCs體外培養(yǎng)擴(kuò)增后，再以一定的密度將BMSCs懸液注射到兔髕骨滑車的骨軟骨缺損處，表面以股四頭肌筋膜覆蓋。術(shù)后14周，修復(fù)組織經(jīng)免疫組化和PT4PCR等方法證實(shí)為軟骨組織，且組織學(xué)評分遠(yuǎn)高于對照組。王萬明等［6］用高密度傳代培養(yǎng)的第3代BMSC

5、s作為種子細(xì)胞，以酸溶性Ⅰ型膠原為載體，兩者混合后形成凝膠樣植入物(其中細(xì)胞濃度為5×106/mL)。然后于新西蘭白兔股骨滑車關(guān)節(jié)面制造全層關(guān)節(jié)軟骨缺損，把凝膠樣物植入缺損作為實(shí)驗(yàn)組；對照組為單純膠原植入組和空白組。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，BMSCs為種子細(xì)胞移值體內(nèi)外形成透明軟骨組織，24周后新生軟骨組織特性基本保持穩(wěn)定，48周時(shí)修復(fù)組織仍為透明軟骨組織，而且能夠維持良好的關(guān)節(jié)功能。　　2體外誘導(dǎo)分化BMSCs修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損有人研究［7］用海藻酸鹽載體材料負(fù)載體外擴(kuò)增誘導(dǎo)分化后的自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植于關(guān)節(jié)軟骨損傷區(qū)，術(shù)后6周時(shí)，實(shí)驗(yàn)組軟骨損傷區(qū)域即由類似透明軟骨樣修復(fù)組織填充

6、。修復(fù)組織內(nèi)細(xì)胞形態(tài)類似于透明軟骨細(xì)胞，細(xì)胞周圍有軟骨陷窩形成。原位雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)細(xì)胞已開始表達(dá)Ⅱ型膠原mRNA，透射電鏡觀察到細(xì)胞周圍有膠原纖維的產(chǎn)生，免疫組化結(jié)果顯示這些膠原纖維為Ⅱ型膠原纖維，證實(shí)修復(fù)組織為透明軟骨。另外還有人研究［8］采用明膠海綿為載體，實(shí)驗(yàn)組用誘導(dǎo)分化后的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植修復(fù)兔自體股骨髁關(guān)節(jié)軟骨缺損；對照組僅進(jìn)行單純明膠海綿移植。結(jié)果亦證實(shí)，經(jīng)誘導(dǎo)分化后的自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植于關(guān)節(jié)軟骨缺損區(qū)，可促進(jìn)軟骨缺損的快速修復(fù)，恢復(fù)關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)和功能?！　?基因工程技術(shù)轉(zhuǎn)染BMSCs修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損目前，用基因工程方法治療關(guān)節(jié)軟骨損傷的研究已取得了較

7、快進(jìn)展，為關(guān)節(jié)軟骨缺損的治療開辟了新的途徑。BMSCs不僅具有多向分化潛能，近年還發(fā)現(xiàn)其易于外源基因的轉(zhuǎn)染和表達(dá)。將B2半乳糖苷酶基因和新霉素抗性基因?qū)隑MSCs，在植入后的受體骨和軟骨組織檢測到這些基因產(chǎn)物的表達(dá)，提示BMSCs攜帶外源基因在體內(nèi)可以表達(dá)正常產(chǎn)物。還有報(bào)道，BMSCs攜帶的外源基因表達(dá)具有組織特異性，受所定位微環(huán)境的作用，這些都為BMSCs應(yīng)用于基因治療提供了依據(jù)。因此，骨髓BMSCs可能成為一種新型的基因治療的靶細(xì)胞，這樣其再與骨髓BMSCs多向分化潛能相結(jié)合，通過導(dǎo)入目的的基因，將細(xì)胞治療