17 0第1 I 届全国中西医结合骨伤科学术研讨会论文汇编1 0 2 22 1 李秋静，崔荚先。王宗健，等接骨药对体外培养成骨细胞增殖影响的研究中医药学刊，2 0 0 1 ，1 9 ( 4 ) ：4 0 2 4 0 32 2 来建明，方涪，陈新刚，辱骨折愈合刺激素( 金葡液) 对体外培养成骨细胞的影响中国临床康复，2 0 0 2 ，6 ( 7 ) ：9 9 3 9 9 42 3 饶寒敏，王智兴，牵群，荨成骨生长肽对体外培养成骨细胞样细胞的促成骨作用中华创伤杂志，2 0 0 1 ，17 ( 1 1 ) ：6 7 5 6 7 82 4 张火圣，徐晋斌，樊学军，等大鼠颅盖骨成骨细胞的体外培养及其弹性力学特性研究中国生物医学工程学报，1 9 9 9 ，1 8 ( 4 ) ：4 3 3 4 4 02 5 李可心，尚天裕，董福慧等p J 断压力对商体培养成骨细胞作用的研究中国骨伤，1 9 9 6 ，9 ( 5 ) ：7 - 1 02 6 张舒，吴兴裕，李莹辉，等模拟失熏对流体剪切应力诱导成骨细胞环氧合酶的影响航天医学与医学工程，2 0 0 2 ，15 ( 1 ) ：2 7 3 】2 7 高建军，高棣峰，金慰劳，等v 射线对体外培养骨细胞的作用观察辐射研究与辐射工艺学报，2 0 0 2 ，2 0 ( 1 ) ：4 0 4 62 8 刘勇，杜靖远，郑启新，等转化生长因子一B 基因转染鼠成骨细胞的研究中国侈复重建外科杂志，2 0 0 2 1 8 ( 3 ) ：13 9 1 4 0关节软骨缺损的基因治疗研究进展蒋宜伟宋敏史达 甘肃中医学院兰州7 3 0 0 0 0关节软骨缺损的修复问题一直是矫形外科及其他一些相关学科关注的焦点。关节软骨组织多处于人体骨骼的蘑要功能部位，经过大量学者的长期研究观察已证实，关节软骨一且缺损，其愈台能力非常有限如果关节软骨缺损的直径超过2 m 一4 岫，即使损伤关节采取连续不断的被动运动，也很少能起到促进关节软骨愈合的作用“o l 。目前。关于关节软骨缺损治疗的方法主要有手术和药物或手术结合药物治疗即4 R 疗法“】：恢复( r e s t o r e d ) 、置换( r e p l a c e ) 、缓解( r e l i e v e d ) 和切除( r e s e c t e d ) 关节软骨，4 R 疗法失败或者不适合选用，则进行补救手术关节固定术( a r t h r o d e s i s ) 治疗。随着分子生物技术及相关拄术的飞速发展，自1 9 9 0 年美国首次进行腺苷脱胺酶( a d e n o s i n ed e a m i n a s e ，A D A ) 缺乏的基因治疗以来，基因治疗已从学术讨论和基础研究遥渐步入临床试验阶段。随着基因治疗概念的扩展，人们已开始基因治疗在关节软骨缺损中的尝试。目前，基因转染技术已能使靶细胞大量表达骨软骨生长调控因子，有效地促迸软骨生长和基质合成。因此，基因治疗有望成为关节软骨缺损修复的理想泊疗手段叫。本文就将这一基因治疗关节软骨缺损研究进展作一综述。1关节软骨及关节软骨损伤、缺损病理 1 1 关节软骨组成关节软骨是一种特殊的结缔组织，它覆盖在关节的负重关节面上，关节软骨由维持功能的基质及软骨细胞组成。软骨细胞是成人透明软骨的唯一细胞，其合成、维持营养，较骨细胞总和小于软骨总容积的1 * “1 。软骨基腰由胶原、蛋白多糖和水构成，胶原纤维具有很强的张力，而大分子的糖蛋白则可通过吸收与挤出水分来调节所承受的压力。关节腔液起润滑作用，减少关节软骨表面在运动时的摩擦。1 2 关节软骨损伤、缺损的病理成人关节软骨既无血供也无擀巴引流，甚至没有神经组织与体内其他躯体系统相连。关节软骨营井主要来自滑液，其次为软骨下骨组织血液和关节囊与关节软骨交界处的骨膜下血管。李德达等认为软骨细胞只能由免疫识别保护。关节软骨本身损伤未伤及软骨下骨质时，损伤的软骨细胞只刺激临近软骨细胞轻微反应，很少引起软骨细胞的再生和基质的增加没穿透关节软骨下骨质的关节软骨损伤伤西，仅出现一般炎症伤面的愈合反应，来自骨髓的修复细胞，以新形成的纤维组织充填缺损。新形成组织与关节软骨相似的程度取决于患者年龄、种族以及关节软骨缺损的大小和部位。目前，还没有任何一种治疗已被证明治疗已完垒恢复。现在，基因治疗关节软骨缺损的研究提示我们通过刺激软骨细胞台成腔原和糖蛋白走出一条有效的关节缺损的治疗道路圳t 2 基因治疗的策略基因治疗是2 0 世纪7 0 年代以来在重组D N A 技术的基础上迅速发展起来的一项应用技术，是将遗传物质导入载体或受体细胞，通过替代缺陷基因。修正错误基困，对抗异常基因，调节基因产物的表达等方式以实现治疗疾病目的的一种治疗方法。基因治疗主要采取两条治疗策略，即体内途径和体外途径。体内途径( i nv i v o ) 又称直接基因治疗，是将目的基因直接导入体内，并使目的基因表达，以补充某些生物活性物质的表达的方法。体外途径( e xv i v o ) 的基因治疗又称间接基因治疗，它是将靶细胞在体外先进行基因修饰，使表达某些具有治疗作用的生物活性物质，然后再将基因修饰过的细胞移植到体内。需要指出的是体外途径中靶细胞的基因修饰过程同样需要载体将目的基因导入宿主细胞a 3 治疗基因近年来用于治疗关节软骨缺损基因很多，作用机制和环节亦不尽相同。目前研究较为集中的基因有如下几种：第1 1 届全国中西医结合骨伤科学术研讨会论文汇编1 7 1用于治疗关节软骨缺损的基因 基因名称主要作用 成纤维细胞生长因子基因( F G F g e n e )刺激软骨细胞增殖分化，导致有丝分裂原形态形成“、日 转化生长因子基因( T G F - Bg e n e )诱导阃充质细胞向软骨细胞分化并形成软骨组织御 胰岛囊样生长因子基因( I G F g e n e )刺激分化中的软骨细胞增殖并合成软骨基质维持软骨细胞表型伽 血小板衍生生长因子基因( P D G F g e n e )刺激软骨细胞D N A 复制和蛋白质的合成，脱钙成软骨岫 骨形成蛋白基因( 1 划l P g e n e )诱导组织中的阃充质增殖并分化形成软骨组织啪 肝细胞生长园子基因( H G F g e n e )调控软骨细胞迁移增殖和合成蛋白多糖“ 诱导型一氧化氮台酶抑制基因( i N O S 抑制g e n e )减轻或者避免软骨发生退变 血管内皮生长因子基因( V E O F g e n e )作用于内皮细胞促进其增殖、生成血管“日 软骨诱导因子A 和B 基因( C I F A ，B g e n e )即是T G F B l 、T G F - B2 9 e n e 删成纤维细胞生长因子基因( F G Fg e n e ) 有2 种形式存在：碱性成纤维细胞生长因子基因( b F G Fg e n e ) 和酸性成纤维细胞生长因子基因( a F C - Fg e n e ) ，其生物学效应基本相同，能刺激软骨细胞增殖并促使其分化。在体外培养中可促使分化中的软骨细胞发生迁移和集落形成，促进离体的软骨前质的分化和软骨细胞的增殖与成熟，导致有丝分裂原形态形成氓”。转化生长园子基因( T G F 一厣g e n e ) 具有促进细胞豹增殖、分化和促进细胞外基质的合成作用，参与软骨形成。现已发现5 种 异构体，现已纯化并克隆出T G F - Bl g e n e 和T G F - F2 9 e n e 。谭祖建等“o 实验报道t G F - 口I 通过促进问充质细胞分裂增殖为B M P 提供靶细胞，促进软骨细胞分裂增殖。胰岛素生长因子基因( I G F g e n e ) 由I G F - Ig e n e 和I G F - I I g e n e 组成。I G F Ig e n e 能与软骨细胞膜上的受体结合也以旁分泌和自分泌的方式起作用。I G F Ig e n e 能强烈刺激软骨细胞合成l I 型胶原和蛋白多糖I G F Ig e n e 还能刺激软骨细胞集落形 成和细胞增殖，体内I G F Ig e n e 能促进骨骺生长。而I G F - I I g e n e 能刺激软骨细胞D N A 和R N A 的合成，且I G F Ig e n e 更有效的刺激胚胎细胞的生长。血小板衍生生长因子基因( P I ) G F g e n e ) 能刺激问充质细胞产生并释放I G F - Ig e n e ，促进软骨细胞合成蛋白多糖，其作用境 挥很可能通过I G 卜Ig e n e 弁导的。此外其还具有促进成软骨作用，又叫“创伤困子基困川崛。骨形成蛋白基因( B M P g e n e ) 现已发现1 6 种B M P g e n e 。其中B M P - 6 9 e n e 主要在软骨组织中衰达对体内软骨组织的生长起诱导作用。B M P - T g e n e 即成骨蛋白基因( o p I g e n e ) 能有效促进胚胎和成人关节软骨细胞合成蛋白多糖和l I 型胶原。实验证明o p I g e n e 对人软骨细胞特异性胶原、蛋白多糖的促进作用比I G F - Ig e n e 、T G F 一0g e n e 和激活素更显著“8 。 肝细胞生长因子基因( H G F g e n e ) G r u m b l e s 嘲研究了H G F g o n e 对生长板软骨细胞的影响，发现H G F g e n e 能提高培养软骨细胞I I 型胶原m R N A 的表达，推测H G P g e n e 能调节软骨细胞在增殖、分化和形毒形成中对激素的敏感性。 4 递送系统基囡治疗需高效的递送系统将基因载体及其携带的治疗基因运送至相应部位。目前文献报道关节软骨蛱损的基因治疗的递送系统主要为三维立体支架系统“n 。其优点是：( I ) 软骨细胞可在体步 培养及增殖，只需少量的自体软骨细胞，就可获得足够的细胞数量用于移制因此对自体组织的需要量很少；( 2 ) 可以根据缺损的形状、大小、病变程度来设计三维支架的立体形状、吸收速度；( 3 ) 可用关节镜来植入这种细胞一支架复合物。其缺点是：如何在体外调控软骨细胞生长、增殪并使其能正常分泌基质，依然是研究的重点，而且如何建立大规模的软骨细胞培养系统，也是一个要解决的问题。宋红星等“”报道松质骨基质明胶有 较好的组织相容性，具有三维立体结构，可塑性强，且含有生物活性物质脚，对软骨细胞有支持和诱导双重作用。因此松质骨骨基质明胶有可能成为一种较理想的软骨细胞支架用于关节软骨缺损的修复。吴强“8 报道壳聚糖是一种理想的高分子材料，具有良好的生物相容性、可降解性、生物活性，除了能够提供细胞生长所需的三维生长支架外还能够创造类似软骨基质环境、堆持细胞表型及功能。 5 基因载体基因治疗软骨缺损，其细胞必须与一定的载体结合后才能植入体内该载体应具备以下特性乜。1 ：( 1 ) 能够携带治疗基因对 靶细胞实现高效转染 ( 2 ) 对靶细胞有较高的特异性，对暴露于该载体的其他细胞转染率低且毒性最小；( 3 ) 具有最小的免疫原性，不易被宿主免疫系统清除；( 4 ) 能在靶细胞内存留一定的时间，使治疗基因发挥最好的疗效。目前，用于基因治疗的戴体一般分为病毒类载体( 如腺病毒载体) 和非病毒类载体( 如脂质体) ，均距离理想的基因载体有一定的差距。非病毒类载体有脂质体、电击穿、颗粒轰击、磷酸钙沉淀和显微注射。阳离子脂质体( c a t i o n i cl i p o s o m e s 或l i p o f e c t i n )是目前应用较多的介导转染方法。转染时所需的D N A 浓度、脂质体数量、转染时间以及筛选方法与组织类型、种植密度有关对某种细胞都需要进行撅索。它们的优点是对携带基因的大小无限制、不易引起宿主细胞的免疫反应，不整合人宿主细胞的D N A缺点是转染事较低M u l l e r 等咖将I L - 1 的拮抗勰