构建组织工程半月板的相关基础研究

中国组织工程研究第20卷第37期2016–09–09出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchSeptember9,2016Vol.20,No.37P.O.Box10002,Shenyang110180·综述·韩长旭，男，1981年生，辽宁省本溪市人，满族，2008年中国医科大学毕业，硕士，主治医师，主要从事运动医学及其相关研究。通讯作者：任逸众，副教授，硕士生导师，内蒙古医科大学第二附属医院关节镜与运动医学外科，内蒙古自治区呼和浩特市010030中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)37-05588-06稿件接受：2016-08-02LiNing,M.D.,Associateprofessor,Master’ssupervisor,GansuUniversityofChineseMedicine,Lanzhou730000,GansuProvince,构建组织工程半月板的相关基础研究韩长旭1，赵国君2，任逸众1(1内蒙古医学院第二附属医院关节镜与运动医学外科，内蒙古自治区呼和浩特市010030；2包头市第四医院药剂科，内蒙古自治区包头市014030)引用本文：韩长旭，赵国君，任逸众.构建组织工程半月板的相关基础研究[J].中国组织工程研究，2016，20(37):5588-5593.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.37.017ORCID:0000-0003-4191-256X(韩长旭)文章快速阅读：文题释义：半月板：是2个月牙形的纤维软骨，位于胫骨平台内侧和外侧的关节面。其横断面呈三角形，外厚内薄，上面稍呈凹形，以便与股骨髁相吻合，下面为平的，与胫骨平台相接。这样的结构恰好使股骨髁在胫骨平台上形成一较深的凹陷，从而使球形的股骨髁与胫骨平台的稳定性增加。半月板的前后端分别附着在胫骨平台中间部非关节面的部位，在髁间棘前方和后方。这个部位又可称做半月板的前角和后角。半月板的生物力学特性：可以使其受到外部压力时自身可以进行适当的调整。大量研究希望将人类和动物模型的半月板组织的特性加以区分。依据当前研究，半月板组织能承担的轴向压力为100-150kPa。组织的抗拉伸强度根据组织的周径不同而有所差异，最大周径时是100-300MPa并呈放射状减弱。最后半月板组织的承担剪切负荷约为120kPa。摘要背景：半月板在膝关节运动性损伤中十分常见，其损伤后的治疗一直是临床的难题，研究人员一直努力应用利用组织工程的方法来解决半月板损伤后的修复问题。目的：就目前热门的构建组织工程半月板相关基础研究的情况进行综述。方法：由第一作者检索中国知网及Medline数据库有关构建组织工程半月板相关基础研究文章，中文检索词为“半月板，组织工程，基础研究”，英文检索词为“meniscus，tissueengineering，basicresearch”。排除研究目的与课题无关的文章以及重复研究，最后纳入35篇文献作进一步分析。结果与结论：关于如何将半月板细胞分类存在一定的争议，纤维软骨细胞和细胞外基质主要构成半月板的外部组织，半月板的内部组织主要由较小不典型的具有软骨特性的类软骨细胞构成。半月板的生物力学特性可以使其受到外部压力时自身可以进行适当的调整。膝关节完全屈曲时外侧半月板承担膝关节外侧部分的全部压力，而内侧半月板承担膝关节内侧部分50%的压死力。半月板损伤的病因和病理生理学不尽相同，高度依赖患者的发病年龄，但是各年龄组中右膝半月板损伤均占多数。外科修复半月板撕裂的方式大致可以分为由内向外技术、由外向内技术和关节镜下全内修复以及开放修复技术。关键词：组织构建；组织工程；半月板；组织工程；基础研究；综述文献主题词：半月板；膝关节；生理学基金资助：内蒙古自治区自然基金资助项目(2013MS1194)，项目名称：仿生构建模拟自然结构的组织工程韧带组织工程半月板研究中的相关基础及机制60年前研究人员发现完全切除损伤半月板的手术方法往往会引起膝关节软骨退变，从而导致膝关节骨性关节炎的发生，至此经典的手术全部切除治疗半月板撕裂的方法发生了变化。半月板损伤的病因和病理生理学不尽相同，高度依赖患者的发病年龄，但是各年龄组中右膝半月板损伤均占多数。外科修复半月板撕裂的方式大致可以分为由内向外技术、由外向内技术和关节镜下全内修复以及开放修复技术。韩长旭，等.构建组织工程半月板的相关基础研究ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH5589:RenYi-zhong,Associateprofessor,Master’ssupervisor,DepartmentofArthroscopyandSportsMedicine,SecondAffiliatedHospital,InnerMongoliaMedicalCollege,Hohhot010030,InnerMongoliaAutonomousRegion,ChinaBasicresearchesontheconstructionoftissue-engineeredmeniscusHanChang-xu1,ZhaoGuo-jun2,RenYi-zhong1(1DepartmentofArthroscopyandSportsMedicine,SecondAffiliatedHospital,InnerMongoliaMedicalCollege,Hohhot010030,InnerMongoliaAutonomousRegion,China;2DepartmentofPharmacy,TheFourthHospitalofBaotou,Baotou014030,InnerMongoliaAutonomousRegion,China)AbstractBACKGROUND:Themeniscusinjuryisoneofthemostcommonsportsinjuriesofkneejoint.Thetreatmentafterinjuryisalwaysadifficultproblemintheclinic.Researchershavebeentryingtoapplythemethodofusingtissue-engineeringtosolvetheproblemofmeniscusrepairafterinjury.OBJECTIVE:Tosummarizetissue-engineeredmeniscus-relatedbasicresearch.METHODS:ThefirstauthorretrievedChinaNationalKnowledgeInfrastructureandMedlineforliteraturesontissue-engineeredmeniscus.Thekeywordswere“meniscus,tissueengineering,basicresearch”.Articleswithunrelatedobjectiveandrepeatedarticleswereexcluded.Finally,35articleswereincluded.RESULTSANDCONCLUSION:Therewassomecontroversyabouttheclassificationofthecellofthemeniscus.Theoutertissueofthemeniscusismainlycomposedofthefibrouscartilagecellsandtheextracellularmatrix.Theinnertissueofthemeniscusismainlycomposedofasmallatypicalclassofcartilagecells.Thebiomechanicalpropertiesofthemeniscuscanbeproperlyadjustedwhenitissubjectedtoexternalpressure.Thelateralmeniscusisassumedtobearallthepressureoftheouterpartofthekneejointduringkneeflexion,butthemedialmeniscusisassumedtobear50%ofthemedialpartofthekneejoint.Theetiologyandpathophysiologyofmeniscusinjuryarenotthesame,whichishighlydependentontheageofonsetofthepatient.However,ineachagegroup,rightkneemeniscusinjurywasthemajority.Thewayofsurgicalrepairofthemeniscustearcanbedividedintothetechnologyfrominsidetooutside,andthatfromoutsidetoinside,totalinternalrepairunderarthroscopyandopenrepairtechnology.Subjectheadings:Menisci;KneeJoint;PhysiologyFunding:theNaturalScienceFoundationofInnerMongoliaAutonomousRegion,No.2013MS1194Citethisarticle:HanCX,ZhaoGJ,RenYZ.Basicresearchesontheconstructionoftissue-engineeredmeniscus.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(37):5588-5593.0引言Introduction60年前研究人员发现完全切除损伤半月板的手术方法往往会引起膝关节软骨退变，从而导致膝关节骨性关节炎的发生，至此经典的手术全部切除治疗半月板撕裂的方法发生了变化[1]，1982年部分切除治疗半月板撕裂取代了完全切除手术[2]。1989年则出现了半月板移植治疗半月板撕裂的报道[3]。这些研究对于更好的了解半月板的解剖和生理功能具有里程碑的意义，并且引起人们对于如何采用一种有效合理的方式修复半月板撕裂的深思。文章几乎涵盖的当前关于半月板的解剖学及生物力学的研究，并讨论了半月板组织生物力学和功能上的特性，同时指出需要治疗半月板撕裂的病理学改变以及不同的组织修复方法。1资料和方法Dataandmethods1.1资料来源中文采用CNKI数据库、英文采用PubMed数据库。1.2检索词中文检索词为“半月板，仿生修复”，英文检索词为“meniscus，bioremediation”。1.3检索方法纳入标准：主要通过文章的摘要判断其内容是否与半月板生物修复密切相关，从而根据被引用的次数和所发表的期刊进行初部筛选。排除标准：①重复发表的文献。②和半月板生物修复无关的内容，如半月板的手术缝合修复等。2结果Results2.1半月板的解剖半月板是膝关节重要的组成部分，位于胫骨平台与股骨髁之间，包括内侧半月板和外侧半月板。正常内外侧半月板是表面光滑的白色纤维软骨，由半月板细