組織工程再造顳下頜關(guān)節(jié)盤的研究進展

楊美靜，楊敏，王利山

（1.濰坊護理職業(yè)學(xué)院，山東　濰坊　262500；2.彌河中心衛(wèi)生院，山東　濰坊　262500）

組織工程再造顳下頜關(guān)節(jié)盤的研究進展

楊美靜1，楊敏1，王利山2

（1.濰坊護理職業(yè)學(xué)院，山東濰坊262500；2.彌河中心衛(wèi)生院，山東濰坊262500）

組織工程再造是近幾年出現(xiàn)的修復(fù)組織缺損的有效手段之一。利用組織工程的方法再造顳下頜關(guān)節(jié)盤的實驗研究取得一些成果。現(xiàn)就組織工程再造顳下頜關(guān)節(jié)盤提出的背景、細胞來源、支架材料、生長因子等作一綜述。

組織工程；顳下頜關(guān)節(jié)盤；支架材料

顳下頜關(guān)節(jié)盤是位于下頜髁突和顳骨關(guān)節(jié)窩之間的纖維軟骨樣組織，是顳下頜關(guān)節(jié)行使功能的主要組成部分。成人關(guān)節(jié)盤缺乏血管、淋巴管和神經(jīng)，組織結(jié)構(gòu)單一，代謝緩慢，缺損后難以自行修復(fù)，最終發(fā)展為關(guān)節(jié)盤穿孔、破裂。關(guān)節(jié)盤不能修復(fù)的患者最后只能選擇關(guān)節(jié)盤摘除術(shù)。關(guān)節(jié)盤組織工程再造為關(guān)節(jié)盤疾病治療提供了一個較好的選擇。

1　組織工程再造關(guān)節(jié)盤提出的背景

顳下頜關(guān)節(jié)（temporomandibular joint，TMJ）疾病病因和病理機制復(fù)雜，但多與關(guān)節(jié)盤移位、變形以及關(guān)節(jié)功能異常高度相關(guān)。龍星等［1］的研究表明，顳下頜關(guān)節(jié)盤前移位的程度與骨關(guān)節(jié)病有關(guān)，關(guān)節(jié)盤前移位越明顯，越易出現(xiàn)骨關(guān)節(jié)病。對于嚴重病損的顳下頜關(guān)節(jié)盤曾使用滑膜瓣轉(zhuǎn)移、膠原膜和患者自體皮膚移植以及化學(xué)合成物（如Vitek ProplastⅡ等）作為關(guān)節(jié)盤的替代品進行修復(fù)，但由于當時缺乏對TMJ結(jié)構(gòu)及其疾病過程的深刻認識，移植物引發(fā)的免疫反應(yīng)同時也加速了組織的退行性變，治療最終都以失敗告終。組織工程技術(shù)在其他領(lǐng)域中的成功應(yīng)用提示組織工程再造顳下頜關(guān)節(jié)盤是一項有前景的顳下頜關(guān)節(jié)疾病治療途徑。

近年來，許多科研工作者開始將組織工程技術(shù)應(yīng)用于關(guān)節(jié)盤再造的研究。焦巖濤等［2］對日本大耳白兔髁狀突軟骨細胞進行細胞微載體大規(guī)模擴增，將擴增后的軟骨細胞接種于組織引導(dǎo)再生膠原膜，于體外培養(yǎng)后植入4只同種成年兔皮下，植入12周后，髁狀突軟骨細胞在膠原膜內(nèi)生長良好，植入成年兔體內(nèi)12周后可形成乳白色類軟骨樣組織，表面光滑，有彈性。甲苯胺藍染色，細胞周圍基質(zhì)呈異染性。張銘等［3］將兔耳廓軟骨細胞接種于纖維蛋白原中，固化成為膜片狀后，將負載軟骨細胞的纖維蛋白植入裸鼠背部皮下組織中，兩個月后取材時裸鼠背部形成亮白色膜片狀組織，具有一定彈性和韌性。組織學(xué)檢查見新形成的組織由軟骨構(gòu)成，纖維蛋白已完全吸收。以上實驗說明利用纖維蛋白負載軟骨細胞，可以有效進行顳下頜關(guān)節(jié)盤再造。

2　組織工程再造關(guān)節(jié)盤的細胞來源

由于自體關(guān)節(jié)盤軟骨量少、取材困難，因而組織工程再造關(guān)節(jié)盤的細胞來源問題，成為當前制約關(guān)節(jié)盤組織工程發(fā)展的主要因素之一，尋找一種合適的、來源廣泛、獲得簡便的種子細胞便成為關(guān)節(jié)盤組織工程再造的關(guān)鍵。

2.1自體或異體關(guān)節(jié)盤細胞

由自體或異體提供的關(guān)節(jié)盤細胞是關(guān)節(jié)盤組織工程再造的一種理想細胞源，可利用對健側(cè)關(guān)節(jié)盤細胞通過體外大量擴增進行組織構(gòu)建，也可利用自體受損關(guān)節(jié)盤細胞在體內(nèi)的生物力學(xué)信號進行組織構(gòu)建［4］。舒維娜等［5］切取1月齡山羊顳下頜關(guān)節(jié)盤，用II型膠原酶消化獲得關(guān)節(jié)盤纖維軟骨細胞并進行培養(yǎng)。他們認為體外分離培養(yǎng)的山羊顳下頜關(guān)節(jié)盤纖維軟骨細胞具有較強的增殖能力，1～3代細胞可作為顳下頜關(guān)節(jié)盤組織工程再造的種子細胞。

2.2患者健側(cè)TMJ軟骨或其他部位軟骨組織細胞

軟骨細胞可作為關(guān)節(jié)盤組織工程再造潛在的細胞來源。軟骨細胞來源廣泛，容易獲得，供區(qū)組織創(chuàng)傷小，患病率低、并發(fā)癥少。因此，軟骨細胞尤其是肋軟骨細胞可作為關(guān)節(jié)盤組織工程再造的細胞來源之一。

2.3骨髓間充質(zhì)干細胞

該細胞是一種具有黏附性、成纖維細胞樣作用的多潛能非造血系干細胞，存在于許多組織中，目前可以從骨髓、脂肪等組織中分離提取［6］，具有干細胞功能，在體外不同的誘導(dǎo)環(huán)境下能分化成多種細胞。在適當?shù)恼T導(dǎo)條件下，骨髓間充質(zhì)干細胞可分化成軟骨細胞、成骨細胞等［7］。蘇雪蓮等［8］原代分離培養(yǎng)出山羊的骨髓間充質(zhì)干細胞，利用不同濃度的堿性成纖維細胞生長因子進行誘導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細胞可向顳下頜關(guān)節(jié)盤成纖維細胞樣形態(tài)分化，提示骨髓間充質(zhì)干細胞有向顳下頜關(guān)節(jié)盤細胞分化的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。寧曉婷等［9］將滑膜間充質(zhì)干細胞和軟骨細胞共同培養(yǎng)，利用軟骨細胞分泌的生長因子及細胞間的相互作用誘導(dǎo)滑膜間充質(zhì)細胞向軟骨細胞轉(zhuǎn)化。因此，在一定條件下，骨髓間充質(zhì)干細胞是關(guān)節(jié)盤組織工程再造較為理想的細胞來源。

2.4胚胎干細胞

胚胎干細胞是一種從胚胎囊胚期細胞團中分離得到的、具有全能分化特性的、能在體外長期培養(yǎng)的高度未分化細胞。由于目前應(yīng)用方面存在倫理學(xué)問題及體外培養(yǎng)條件苛刻（如其生長需要飼養(yǎng)層細胞存在），因此，對此類細胞的應(yīng)用被限制。

2.5真皮成纖維細胞

該細胞具有可以產(chǎn)生Ⅰ型、Ⅲ型膠原的特性，因此可作為關(guān)節(jié)盤組織工程再造的又一細胞來源。Almarza等［10］將真皮成纖維細胞與肋軟骨細胞體外1∶1共培養(yǎng)，形成的細胞外基質(zhì)明顯增多，還有改善生化組成和組織形態(tài)的趨勢，且構(gòu)建組織的壓縮特性與關(guān)節(jié)盤細胞構(gòu)建組織無明顯差異。

3　組織工程再造關(guān)節(jié)盤的支架材料

支架材料作為種子細胞的細胞外基質(zhì)替代物及再生組織的框架，其特性直接影響種子細胞的生物學(xué)特性，影響細胞生存、遷移、增殖和功能代謝，最終影響骨組織構(gòu)建的成敗。目前應(yīng)用于組織工程的細胞外基質(zhì)支架材料主要分為兩大類：（1）天然材料，如膠原、透明質(zhì)酸、層黏連素及藻酸鹽類等；（2）人工合成材料，如聚羥基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚羥基乙酸及聚乳酸的共聚物（PGA-CO-PLA）等。纖維蛋白作為軟骨組織工程研究的載體材料，在生物學(xué)和物理特性上具有一定優(yōu)勢。更為重要的是，纖維蛋白可以從患者血漿中提取，因此可以制備成為自體生物材料而進行組織工程軟骨的構(gòu)建［11］。雖然支架材料種類繁多，但尚未找到特別理想的支架材料。

4　組織工程再造關(guān)節(jié)盤的生長因子

生長因子是組織工程中最常用的生物學(xué)信號分子。Hanaoka等發(fā)現(xiàn)，血小板衍生生長因子的質(zhì)量濃度在5 μg/L以上對關(guān)節(jié)盤細胞的增生和膠原合成作用顯著，即適宜質(zhì)量濃度的血小板衍生生長因子對顳下頜關(guān)節(jié)盤組織工程再造是有效的。Detamore等在研究血小板衍生生長因子、堿性成纖維細胞生長因子、胰島素樣生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子-β1對接種到二維生長物與聚乳酸表面的關(guān)節(jié)盤細胞的影響時發(fā)現(xiàn)，不同生長因子對細胞增生、膠原合成和復(fù)合物的力學(xué)性能具有上調(diào)效應(yīng)。

顳下頜關(guān)節(jié)盤對于顳頜關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和功能的維持具有重要作用，缺損后難以自行修復(fù)，目前的治療方法包括關(guān)節(jié)盤摘除、自體筋膜植入、硅膠植入、金屬支架植入等，但治療效果均不理想，用再造的關(guān)節(jié)盤作為間置物進行關(guān)節(jié)骨病及關(guān)節(jié)強直的治療，可能具有良好的應(yīng)用前景。

［1］龍星，李金榮，陳新明，等.兔顳下頜關(guān)節(jié)盤移位與骨關(guān)節(jié)病關(guān)系的評價［J］.中華口腔醫(yī)學(xué)雜志，1998，33（5）：264-266.

［2］焦巖濤，馬緒臣，張震康，等.組織工程重建兔顳下頜關(guān)節(jié)盤軟骨［J］.中華創(chuàng)傷雜志，2001，17（1）：20-22.

［3］張銘，趙麗，陳富林，等.顳頜關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)盤再造的研究［J］.臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，2009，25（5）：271-273.

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［5］舒維娜，康宏，張衛(wèi)平，等.山羊顳下頜關(guān)節(jié)盤細胞體外培養(yǎng)研究［J］.實用口腔醫(yī)學(xué)雜志，2010，26（2）：165-168.

［6］Jiang Y，Jahagirdar B N，Reinhardt R L，et al.Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow［J］.Nature，2002，418（6893）：41-49.

［7］Johans D E，Athanasiou K A.Improving culture conditions for temporomandibular joint disc tissue engineering［J］.Cells Tissues Organs，2007，185（4）：246-257.

［8］蘇雪蓮，包廣潔，康宏，等.山羊骨髓間充質(zhì)干細胞向纖維軟骨分化的形態(tài)學(xué)改變［J］.中國組織工程研究，2014（6）：860-865.

［9］寧曉婷，邵博，龔忠誠，等.滑膜間充質(zhì)干細胞與軟骨細胞三維條件下混合培養(yǎng)向軟骨細胞的分化［J］.中國組織工程研究，2014（34）：5434-5440.

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