间充质干细胞在软骨组织工程中的应用

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1、间充质干细胞在软骨组织工程中的应用【摘要】：间充质干细胞具有高度自我更新能力，能够分化为各种类型的细胞。近20年间充质细胞在软骨组织工程中得到应用，动物实验显示了良好的软骨修复潜能，成为软骨组织工程的理想的细胞来源。组织工程和干细胞技术已经确定为对软骨缺损有效的治疗方法，间充质干细胞有望在软骨组织工程中得到更广泛的应用。本文对间充质干细胞的特性和在组织工程中的应用进行了综述。【关键词】间充质干细胞　骨性关节炎　组织工程　自体软骨细胞移植术　　Abstract：Mesenchymalstemcellshasanex

2、tensiveproliferativepotentialandanabilitytodifferentiateintovariouscelltypes.Inrecentyears,masenchymalstemcellshavebeenappliedincartilagetissueengineeringandtheyhaveshoalmodels,andarebeingusedasanidealcellsourceincartilagetissueengineering.Tissueengineeringan

3、dstemcelltechnologieshaveestablishedthemselvesasapprovedapproachesforcartilagerepairandeventuallyesenchymalstemcellsincartilagetissueengineering.　Keyesenchymalstemcells;osteoarthritis;tissueengineering;autologouschondrocytetransplantation　　由于关节软骨的修复能力有限，软骨缺损的

4、治疗存在巨大挑战。自体软骨细胞移植术(autologouschondrocytetransplantation)是软骨组织工程中的一种方法，目前治疗软骨缺损比较有效。软骨组织工程最常应用软骨细胞，由于存在供区并发症、软骨细胞的去分化和生命周期有限等问题，近20年间充质干细胞在结缔组织工程中得到应用，成为理想的细胞来源。间充质细胞已经在动物模型中显示了良好的软骨修复潜能。　　1自体软骨细胞移植术　　修复软骨缺损有效的方法是自体软骨细胞移植术(ACT)。这种手术方法于20世纪80年代由瑞典学者报道，用于治疗骨性关节炎

5、。应用ACT治疗的病人在全世界已经超过20000例。Peterson等〔1〕随访3～9年的结果显示病人的疼痛明显减轻，切取的12个活检标本中有8个显示透明软骨特征，关节软骨修复达到持久的修复效果，如果2年后植入物不失败，在3～8年的生存率接近100％。　　第2代自体软骨细胞移植术应用生物材料膜(例如双层Ⅰ型胶原／Ⅲ型胶原膜)代替骨膜瓣以固定填充缺损部位的软骨细胞。目的是减少与使用骨膜瓣相关的骨膜反应例如骨膜肥大。第3代软骨细胞移植术是将软骨细胞在三维支架环境中培养，构建成新的软骨样的组织后再移植修复软骨。　　应用

6、ACT面临的主要问题包括供区部位的并发症，软骨细胞在体外扩增的去分化导致植入体内后不能形成软骨，纤维软骨修复以及机械性能较差，关节的修复部位整合不良等〔2〕。　2间充质干细胞与组织工程　　成功的组织工程包括3部份：（1）能够提供合适的三维环境的支架；（2）能够分化和保持特殊细胞表型的细胞；（3）添加合适的生物活性物质如生长因子、细胞因子，作为细胞特异分化的合适的刺激。软骨组织工程面临的主要问题是获得有活力的和分化良好的软骨细胞。间充质干细胞有软骨分化潜能，容易在体外大量获取并扩增而不丢失分化能力，是软骨再生的理想

7、细胞来源。　　2.1间充质干细胞的来源、分离和特性　　间充质干细胞来源于中胚层，具有高度自我更新能力，与造血干细胞不同，能够分化为各种类型的细胞，包括骨细胞，脂肪细胞，软骨细胞，肌细胞，心肌细胞和神经元。它在保持骨髓的动态平衡和调节造血细胞系和非造血细胞系的成熟方面起着重要作用，广泛存在于全身结缔组织和器官间质中。从骨髓，脐带血，脂肪组织和外周血中能够分离出间充质干细胞。间充质干细胞占骨髓中有核细胞总数的2%～3％，容易从骨髓中分离出来，在体外扩增几代而不丢失分化潜能〔3〕。间充质干细胞的主要特征是在体外条件下贴

8、附在塑料上，体外培养扩增呈成纤维细胞形态，表达几种粘附分子，间充质干细胞存在的标记物包括CD105，CD73，CD90，不表达CD45，CD34和其他造血干细胞标记物〔3,4〕。脐带血是间充质干细胞的良好来源，脐带血来源的间充质干细胞能够分化为多种类型细胞，例如内皮细胞，神经元，平滑肌细胞，脂肪细胞，成软骨细胞和成骨细胞〔5〕。脂肪也是间充质干细胞的丰富来源〔6〕，脂肪来