同种异体骨与关节移植的现状

同种异体骨与关节移植的现状

发表时间：2015-02-04T16:46:58.113Z 来源：《医药前沿》2014年第27期供稿作者：黄美全谢松林

[导读] 随着人工关节假体材料与技术的进步与发展，人体大关节的问题已基本解决，如膝关节、髋关节，肩肘关节置换也有相关报道。黄美全谢松林

(南华大学附属南华医院手足外科湖南衡阳 421001)

【摘要】对于关节毁损的治疗一直是困扰骨科临床的一大难题。人工假体关节置换是目前修复重建关节缺损的有效手段,但对于我们运动强度较大的青少年患者并不适用。自体关节移植不产生排斥反应,是修复关节毁损的理想方法。但供体来源紧缺，限制了其在临床上的使用，异体关节来源广泛,具有类似的自然结构、形状、强度、骨诱导能力，可以充分满足临床需要。经深低温冷冻处理的异体骨已成功地应用于关节修复及关节移植手术，本文综述近几年的对同种异体骨与关节的特殊处理的措施，以及临床上对同种异体关节移植后远期疗效分析。此外,还简要描述临床上同种异体关节移植的未来及展望。

【关键词】同种异体低温冷冻关节移植

【中图分类号】R687 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2014）27-0343-02

创伤性骨与关节端缺损治疗一直是我们骨科临床上的难点。创伤导致骨关节端缺损后如何修复重建毁损的关节结构与功能?二十世纪70年代,西方以同种异体骨移植治疗骨关节端缺损取得了初步的进展[1]。随着人工关节假体材料与技术的进步与发展，人体大关节的问题已基本解决，如膝关节、髋关节，肩肘关节置换也有相关报道。但手部关节如掌指关节、指间关节僵硬缺损的治疗以及远期的关节退化，一直是临床常见而又棘手的问题。同种异体关节移植术后关节软骨塌陷与吸收。如何通过相应的处理得到一个有利于软骨成活且免疫原性低的异体关节移植材料成为急需解决的问题。

1 同种异体骨与关节的降低免疫原性的预处理的方法:

(1)低温冷冻法：样本由常温状态浸入冷冻液(主要由2.0mol/L二甲基亚砜组成)，经过3个梯度降温至深低温（-70℃），平衡60min，直接投入液氮中。样本在液氮中保存14d以上。使用前将样本取出，37℃水浴复温，平衡液洗脱。然后用于关节及软骨移植手术[2]。

随着低温医学的发展，深低温冷冻方法已经成为目前最常用的软骨保存方法之一，而且伴随着冷冻参数、低温保护剂、冷冻程序等方面的不断改进，此方法也取得了长足的进展。但是，迄今为止，深低温保存方法，其保存后细胞存活率仍很低。有文献报道以羊软骨为实验对象研究结果显示，软骨基质中的水分在冷冻过程中形成冰晶，对细胞活性有明显的损伤[3]，保存2个月时，软骨细胞存活率仅为51.6%。因此，对软骨冷冻方法的改良或者新方法的发明，将对推进同种异体骨软骨移植技术的应用具有重要意义。Song等[4]采用梯度降温、深低温保存的大面积同种异体关节软骨可以在一定的时间内保持关节软骨细胞的生物学特性，即保持正常的细胞形态以及合成基质和II 型胶原的能力。张东等[5]认为一旦给予了有利于软骨修复飞因素和环境，软骨细胞可以再分化，恢复其原有特性。陆军[6]等研究认为梯度降温有利于保持冷冻骨关节移植物中关节软骨细胞的活性，而且细胞的活性与保存的时间没有关系。

同种异体关节软骨移植的同时要求尽量降低移植物的低免疫反应。关节软骨是我们人体内仅次于角膜的第2种弱抗原性物质组织，移植后免疫反应很弱，冷冻保存可降低关节软骨的抗原性，使移植物存活时间较长[7]。李宝文等[8]，认为关节内错位不平整可以导致关节软骨退行性变，但有人认为可能是由于关节软骨面受到宿主关节液中的胶原酶及溶酶体酶的侵蚀而使胶原纤维断裂、撕脱、蛋白多糖丧失而致[9]。Evans等发现关节软骨细胞增殖和合成能力与年龄呈负相关，关节软骨退行性变可能是由于软骨细胞死亡或/和细胞不能有效复制导致。

（2）玻璃化法：样本在4℃条件下经6个梯度玻璃化溶液(主要由3.5mol/L二甲基亚砜和3.5mol/L乙酰胺组成)浸泡后，直接投入液氮中，样本在液氮中保存14d以上。使用前将样本取出，37℃水浴复温，经6个梯度由玻璃化溶液洗脱至含有1M蔗糖的平衡液，然后用于软骨移植手术。[10]

玻璃化是指物质由液态转变为非结晶状态(玻璃状态)的过程，其与液体转变为结晶的冻结过程不同，玻璃状态物质的分子之间的关系与液态相比，未发生显著变化，其本质在于液体在冻结中形成高粘稠状态，但其内部无结晶或仅有少量结晶[11]—[13]。在玻璃状态下，物质的成分、结构保持长期稳定。早于1985年Rall等[14]就研究认为，采用玻璃化法保存组织，比冰冻法引起的组织结构变化更小，是一种较为理想的组织保存方法。

目前，多种组织可应用玻璃化法进行保存[15]-[16]采用玻璃化法用于关节软骨的保存研究始于上世纪九十年代。Hunziker等[17]研究发现，关节软骨经玻璃化法冷冻保存，其复温后可见胞外基质分泌，其细胞周边可见明显胶原纤维样微丝出现。Jomha等[18]研究了二甲亚砜不同浓度下冷冻保存猪关节软骨，电镜扫描结果显示，二甲亚砜在低浓度组中(1、3、5M)细胞基质中可见大量结晶和明显的破裂出现，而高浓度组中(6、7M)细胞外溶液发生玻璃化现象，细胞基质中只有少量结晶形成，且出现的裂隙较小，该研究结果表明，玻璃化法保存软骨组织可以明显减少软骨基质破裂。Song等[19]进行了玻璃化法保存兔膝关节软骨的实验研究，观察结果表明，经玻璃化法保存后。软骨细胞成活率可达80%以上。在该研究基础之上，他们又实施玻璃化法保存兔膝关节软骨的同种异体移植实验[20]，研究结果显示，玻璃化法保存软骨复温后异体移植后，其修复区组织与新鲜自体移植组的相似，而采用传统方法保存的异体软骨进行移植后形成大量纤维原细胞样细胞，该研究结果表明，玻璃化法保存关节软骨具有很高的可行性。

2 临床上对同种异体关节移植后并发症

1908年，Lexer等团队进行了异体关节移植手术，23例全膝关节、11例半膝关节，随访15年，50％的成功率。随后也有相关的报道，以异体大关节移植为主，其中核心的问题仍然是异体材料的免疫排斥反应，骨折端均愈合可，但关节软骨的退变及软骨的再生问题导致移植的关节失败。虽然处理时应用了相应的保护剂，且术后早期开始活动，对于软骨组织的保护与再生起到了较好的作用，但在长期的应用中随后发生的退变等问题仍然需要进一步研究与探讨。

同种异体关节移植并发症的发生率较高,Minkin等[22]通过对144例同种异体骨移植术后患者随访发现,只有约56%的患者未见明显的并发症。异体骨发生骨折、术后过早及不恰的功能锻炼、内固定的方法或过早取出内固定和外伤有关,骨折不愈合可以伴随着异体骨的吸收。同种异体骨移植术3年后,移植骨块渐趋于稳定[23],一般不会出现感染等严重的并发症,自体骨逐步爬行替代移植骨使关节日趋稳定后,关节活动量可以较前明显增加。纪方等[24]对70例同种异体骨移植术后平均随访时间10.5年的患者随访后发现,几乎所有的患者均有骨性关节炎发