体外构建组织工程软骨种子细胞的研究进展.docx

体外构建组织工程软骨种子细胞的
研究进展
体外构建组织工程软骨的首要问题是 种子细胞的来源，目前获得种子细胞的可能 途径主要有以下几种：（1）培养扩增自体获 得的软骨细胞；（2）同种异体软骨细胞；（3） 骨髓基质干细胞及其他组织来源干细胞； （4）
胚胎干细胞；（5）基因修饰细胞。本文就当 前体外构建组织工程软骨的种子细胞研究 进展综述
1自体软骨细胞
自体软骨细胞可由关节软骨、 甑板软骨、
软骨膜、肋软骨和耳软骨等分离培养获得。 软骨细胞是构成透明关节软骨的唯一细胞 成分，是终末分化细胞，具有高度特异性。 软骨细胞的主要功能是维持软骨基质成分 的稳定。新分离的关节软骨细胞在最初的数 天或者数周内会持续表达其特异细胞表型
[1],使其成为软骨缺损关节的“细胞治疗” 中合适的细胞类型。
使用标准化的有效培养方式培养软骨 细胞，年轻人群的关节软骨细胞每天仅倍增 倍；年龄较大患者的关节软骨细胞的增生速 度更低。当软骨细胞在非三维环境中培养时， 经过一段时间后（一般是3代以后），它们的 细胞表型会发生变化，发生“去分化现象”， 表现得更像成纤维细胞的形态，表达I型、 HI型胶原，不再表达II型胶原。
软骨“去分化”过程与培养条件相关。 低密度接种和一些特定生长因子会促进培 养的软骨细胞表达成纤维样细胞形态及相 关蛋白［2］。另一方面，一些特殊培养条件 会促进“去分化”的软骨细胞“再分化”， 恢复软骨细胞特异的生物学行为。 这些特殊
的培养条件包括：旋转瓶培养；高密度微团 培养；高密度和悬浮培养方法，能获得形态 与功能都很稳定的软骨细胞；低氧培养；固 态基质支架培养，例如将细胞接种到琼脂糖 上、胶原或者藻酸盐凝胶培养。软骨组织工 程中将软骨细胞接种在一些海绵状载体支 架上培养，可以维持软骨细胞表型:3］。不 同的细胞因子对软骨细胞特异分子的表达
影响不同。转化生长因子 p （TGF 6 ）超家
族中的成员能够诱发体外培养的软骨细胞
表达软骨细胞表型:3］。星型包菌素 （Staurosporine）一 一种蛋白激酶C抑制剂， 与胰岛素样生长因子（IGF）联合应用胰岛素， 或单独应用IGF,肝细胞生长因子（HGF）,和 成纤维细胞生长因子（FGF ）都能够促进软骨 特异性细胞外基质产物的表达:5］。
应用自体软骨细胞会造成供体部位的 损伤，供体软骨部位的相关研究目前尚未见 文章报道。为了获得健康软骨组织，分离软 骨细胞，需要额外的手术，但易带来手术相 关的并发症，如感染、疼痛等。
2同种异体软骨细胞
同种异体软骨组织作为一种移植物来 源，因其独特的结构和免疫学特性，而引起 研究者和临床医生的兴趣。组织学方面，软 骨组织内部无血管、淋巴管和神经，其营养 靠软骨基质的可渗透性从组织液中获得。 软
骨细胞被包裹在软骨陷窝内，软骨囊成为其 天然屏障，可阻挡免疫细胞直接侵入；软骨 组织具有抗原性弱、不易被机体免疫系统攻
击和排斥等特点:10]。因此同种异体软骨 细胞是一种值得研究的种子细胞。 Wakitani
即于1989年以同种异体软骨细胞组织工程 化技术成功修复了兔关节软骨表面缺损 [6]
大量研究结果已经证明:7],同种异体软骨 细胞可在受体内长期生长并保持分泌基质 的功能，这为应用组织工程技术预制同种异 体软骨组织提供了可能。同种异体来源的软 骨细胞具有来源广泛、取材容易、一次可获 取大量细胞、并且在三维培养环境和/或生 长因子作用下可保持软骨细胞的生理特性 等特点。
近年来对于胚胎来源的软骨细胞研究 较多。且动物实验及多种免疫学检查证实， 胚胎来源的软骨细胞所形成的新生软骨比 新生及成年动物来源的软骨细胞所形成的 新生软骨在受体体内存留的时间要显着延 长。胚胎软骨细胞的免疫原性比异体成年细 胞大大降低，提示胚胎来源的软骨细胞可以 作为组织工程化软骨组织的一种种子细胞 来源。
但是考虑到组织相关的免疫反应和疾
病传播等方面的影响，同种异体软骨细胞用
于治疗软骨缺损的方案缺乏足够的吸引力。
3骨髓基质干细胞及其他组织来源干
细胞
软骨细胞作为软骨缺损细胞治疗的种
子细胞，在软骨细胞来源和体外培养条件下
维持软骨细胞表型等方面有很多难题， 目前
尚难于解决。这引导人们研究其它类型的种
子细胞。有些研究显示在体内和体外环境中，
特定的条件会诱发自体骨髓基质干细胞
(bone marrow stem cells , BMSC)肌肉和
脂肪组织来源的干细胞表达软骨细胞表型。
骨髓基质干细胞以其来源充足、取材方便、
创伤小、无排斥反应、增殖能力强、可大量
培养扩增等优点，被公认有可能成为软骨组
织工程理想的种子细胞来源。目前诱导BMSC
向软骨细胞转化的实验研究