组织工程韧带的重建策略

中国组织工程研究第20卷第29期2016–07–08出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchJuly8,2016Vol.20,No.29P.O.Box10002,Shenyang110180·综述·狄亚龙，男，1988年生，河北省灵寿县人，汉族，内蒙古医科大学在读硕士，医师，主要从事运动医学方面研究。通讯作者：任逸众，硕士，主任医师，内蒙古医科大学第二附属医院，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)29-04368-08稿件接受：2016-04-16组织工程韧带的重建策略狄亚龙1，韩长旭2，赵亮1，任逸众2(1内蒙古医科大学研究生学院，内蒙古自治区呼和浩特市010110；2内蒙古医科大学第二附属医院，内蒙古自治区呼和浩特市010030)引用本文：狄亚龙，韩长旭，赵亮，任逸众.组织工程韧带的重建策略[J].中国组织工程研究，2016，20(29):4368-4375.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.29.016ORCID:0000-0002-5806-6489(狄亚龙)文章快速阅读：文题释义：十字韧带：膝关节内有前、后十字韧带(又称交叉韧带)，前十字韧带起自胫骨髁间隆起的前方，向后、上、外止于股骨外髁的内面；后十字韧带起自胫骨髁间隆起的后方、向前、上、内止于股骨内踝的外面，膝关节不论伸直或屈曲，前后十字韧带均呈紧张状态，前十字韧带可防止胫骨向前移动，后十字韧带可防止胫骨向后移动。前交叉韧带断裂：多为膝关节强力过伸或强力外展损伤的结果。在非负重下强力过伸可发生单纯前交叉韧带损伤。膝关节过屈也可以发生前交叉韧带损伤。摘要背景：应用于骨科手术的肌肉骨骼生物工程和再生医学不断演变。目的：了解决组织工程的膝关节韧带重建策略。方法：在PubMed数据库使用术语“膝关节韧带”和“组织工程”或“再生医学”完成了系统回顾。2位作者进行检索，独立评估纳入研究，并提取数据列入审查。对临床前和临床研究进行了回顾，并将认为最相关的文章列入综述，提供关于目前在膝关节韧带重建使用的“组织工程”策略的相关基础科学和近期的临床转化知识。结果与结论：对PubMed最初检索出的224篇文章进行了分析。排除非英文文献，回顾了临床和临床前实验研究，重点专注于膝关节韧带组织工程策略的研究，包括基于干细胞的治疗、生长因子、混合生物材料和支架的发展以及力学刺激模式等。目前韧带重建组织工程技术有一些潜在的优势，包括恢复快，韧性更好和可能减少复发。这些新疗法的临床前研究提供了可喜的成果，但仍需要精心设计的高标准临床对照研究为其将来成功转化到临床提供基础。关键词：组织构建；组织工程；韧带；细胞因子；肌腱；愈合主题词：韧带；再生医学；组织工程Constructionstrategiesfortissue-engineeredligamentsDiYa-long1,HanChang-xu2,ZhaoLiang1,RenYi-zhong2(1GraduateSchool,InnerMongoliaMedicalUniversity,Hohhot010110,InnerMongoliaAutonomousRegion,China;2theSecondAffiliatedHospitalofInnerMongoliaMedicalUniversity,Hohhot010030,InnerMongoliaAutonomousRegion,China)AbstractBACKGROUND:Untilnow,musculoskeletalbioengineeringusedintheorthopedicsurgeryand膝关节韧带损伤组织工程韧带的修复与重建策略文章重点：对从PubMed检索出的224篇文章进行了分析。排除非英文文献，回顾了临床和临床前实验研究，重点专注于膝关节韧带组织工程策略的研究。腱骨愈合过程：通常分为以下4个阶段：①炎症；②增生；③基质合成；④基质重塑。在此过程中，机械和生物因素参与重建肌腱的愈合过程。据此前报道，自然腱骨愈合的效率差，经常会导致在腱骨界面形成纤维瘢痕层。这种类型的未成熟纤维层极弱并显著影响在骨道内移植物的稳定性。因此研究都集中关注腱骨愈合。狄亚龙，等.组织工程韧带的重建策略ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH4369’sdegree,Physician,GraduateSchool,InnerMongoliaMedicalUniversity,Hohhot010110,InnerMongoliaAutonomousRegion,ChinaCorrespondingauthor:RenYi-zhong,Master,Chiefphysician,theSecondAffiliatedHospitalofInnerMongoliaMedicalUniversityHohhot010030,InnerMongoliaAutonomousRegion,Chinaregenerativemedicinearedeveloping.OBJECTIVE:Tosummarizetheconstructionstrategiesfortissue-engineeredkneeligaments.METHODS:Acomputer-basedonlinesearchwasconductedinPubMedtoscreentherelevantliteraturesusingtheterms“kneeligament”AND“tissueengineering”OR“regenerativemedicine”.Theliteratureretrieval,dataassessmentandextractionwereperformedbybothauthorsindependently.Therelevantliteratureswereincludedthroughreviewingpreclinicalandclinicalstudiestodisplaythepreclinicalandclinicalmedicineprogressesintheconstructionstrategiesfortissue-engineeredligaments.RESULTSANDCONCLUSION:Included224literaturesfocusontheconstructionstrategiesfortissue-engineeredligaments,includingstemcelltherapy,growthfactors,biomaterialsandscaffolds,andmechanicalstimulationpattern.Constructiontechniquesfortissue-engineeredligamentshavesomepotentialadvantages,suchasrapidfunctionrecovery,goodtenacity,andreducedrelapse.However,rigorousandhigh-levelrandomizedcontrolledclinicaltrialsareneededforthetranslationofpreclinicalresultsintosuccessfulclinicaltrials.Subjectheadings:Ligaments;RegenerativeMedicine;TissueEngineeringCitethisarticle:DiYL,HanCX,ZhaoL,RenYZ.Constructionstrategiesfortissue-engineeredligaments.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(29):4368-4375.0引言Introduction膝关节韧带损伤在运动医学中最为常见。创伤性膝关节韧带损伤中前十字韧带(前交叉韧带)断裂是最多见的，在美国每年进行10万到20万例前交叉韧带重建[1]。大多数情况下是因为前交叉韧带的愈合能力不良自然愈合失败，进而行肌腱移植(自体或异体)重建。重建后移植物失效的发生率为0%-14%[2-6]。另外，发现前交叉韧带重建的自体移植物取出术与膝前疼痛、活动范围减小及肌肉无力等有关[7-8]，且同种异体移植物肌腱增加了异物的免疫反应和疾病的传播风险[9]。然而，异体移植物需求的增加可能导致供体库的紧张。重建的一个基本方面是成功的愈合，特别是在肌腱韧带骨界面，该点有渗出和聚集的炎症细胞及骨髓干细胞[10-11]。然而，在移植后的早期腱骨之间的附着部是最弱区域[10-11]。促进移植骨道愈合的重要因素，对促进早期和更积极的康复治疗起着关键作用。本体肌腱是一个高度专业化和分化的组织，其作用是从软组织和骨之间传递复杂的力学负荷。前交叉韧带的止点特征在于通过纤维软骨组织连接软组织结构与骨头的更深层。止点位置包括一个过渡区，由4个不同的组织类型组成：肌腱、纤维软骨、矿化纤维软骨和骨[12-13]。天然腱骨界面的结构和组织在愈合过程中不重构，最终导致了一个力学上和结构上较差的界面[13]。这个止点点位显微结构的缺陷提出了关于兼容集成肌腱到骨和肌腱附着失效的后续风险[14]。与骨-骨愈合相比腱-骨愈合发生更慢、更不完全，因为纤维软骨区域无血管，损伤部位骨流失[14-17]。在过去10年中，加速或改善腱骨愈合的生物策略已在骨科基础研究中深入开展。这些策略主要目的是使用生长因子、细胞疗法以及其他各种传递和诱导方法促进腱骨界面的生物愈合。为此，许多研究提出了各种实验方法促进重建韧带的愈合和再生，例如使用干细胞组织工程和生长因子等管理，以及基于杂交细胞的治疗和组织工程支架的策略[18-21]。这项研究的目的是为最近关于膝关节韧带重建“组织工程学”的策略提供有关基础科学和转化知识。文章综述了当前文献并提出了关于膝盖韧带组织工程治疗在未来的发展方向。1资料和方法Dataandmethods1.1检索数据库美国《医学索引》(Medline)。1.2检索词为全面、准确地检索出撰写该综述的相关文献，文章写作过程中综合考虑了检索途径的选择、检索词的选择和各检索词间逻辑关系的配置，制定了科学的检索策略。1.3文献筛选流程和筛选标准文献筛选流程：①确定检索词：“kneeANDligament”AND“tissueengineering”OR“regenerativemedicine”；②在PubMed数据库进行检索；③对最初检索出的224篇文章进行分析；④阅读文章题目及摘要，严格执行排除标准后剩余92篇文献；⑤对剩余的92篇文献进行全文阅读后剔除11篇不符文献。文献的筛选标准：与韧带组织工程或再生医学相关的临床和临床前研究。排除的文献：与研究目的相关性差及内容重复。文献筛选结果的输出形式：文献检索和筛选结果的输出采用文献的引用形式，且保持了格式的一致性，狄亚龙，等.组织工程韧带的重建策略P.O.Box10002,Shenyang110180文献的引用形式包括作者、题名、期刊名称、发表年代、卷数(期数)、页码等。经筛选纳入评价的文献提供了全文。方法：在PubMed/Medline使用术语“knee”AND“ligament”AND“tissueengineering”OR“regenerativemedicine”完成了系统回顾。2位作者进行检索，排除非英文文献，独立评估纳入研究，并提取数据列入审查。对PubMe