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椎间盘退变的再生修复治疗
（二）
组织工程策略
自从Langer和Vacanti在1993年首创多学科领域的组织工程以来，已经有许多学者致力于寻找受损椎间盘组织的功能结构替代品。组织工程学四要素包括：种子细胞、生物材料、细胞与生物材料的整合以及植入物与体内微环境的整合。椎间盘退变的进展阶段，细胞外基质大量丢失，细胞结构损害，基于工程创新性的仿生、生物相容性支架材料的开发不仅可以引导细胞重塑、支持生物分子和细胞的传递，同时也能够保证破裂纤维环封闭以及生物力学功能的恢复。
支架的发展 已经研制出多种模仿髓核机械性能和生化性质的支架材料，包括：藻酸盐、生物丝-纤维蛋白/透明质酸复合材料、II型胶原/透明质酸/软骨素-6-硫酸盐复合材料。在椎间盘退变的进展阶段，结构变化更显著，应该考虑植入接种细胞或载有生物活性分子的人造支架。透明质酸作为髓核细胞外基质的主要成分，已经被广泛研究。在兔的相关实验中，由聚乙醇酸、透明质酸和血清制成的可吸收植入物能够在椎间盘切除术后诱导椎间盘再生，从而在微创椎间盘切除术后6个月内提高了椎间盘的水合作用，恢复了椎间盘高度。应用结合细胞的仿生材料能促进细胞外基质的生成。Ganey等在犬的椎间盘损伤模型中发现，脂肪来源的干细胞能恢复椎间盘的强度和高度。孟等发现透明质酸能够在组织工程支架中促进骨髓间充质干细胞体外成软骨分化，并且能够进一步诱导其成熟发展。支架的设计和制备要具有良好的孔隙结构，孔隙的分布和支架材质应有助于细胞粘附。接种于丝质支架的纤维环细胞的体外培养研究表明，600μm大小的孔径是最理想的。因为这一孔径能够带来最大量的细胞粘附与增殖，并可导致纤维环组织最均匀的分布。目前还没有选择单一的聚合物用于组织工程支架制备，支架材料的选择更多取决于椎间盘退变程度以及所追求的组织再生策略。
椎间盘移植组织工程结构 随着组织工程的进展，人们能将体外椎间盘结构通过椎间盘替换术植入体内。现行标准的整体椎间盘植入物包括替换严重椎间盘退变中受损组织的髓核和纤维环复合材料。首例在无胸腺小鼠体外植入的组织工程椎间盘由负载髓核细胞的聚乙醇酸和负载纤维环细胞的藻酸盐构成。Moriguchi团队第一个完成了在无胸腺鼠尾模型中体内植入组织工程椎间盘，植入的椎间盘能维持长达6个月，并表现出与天然椎间盘类似的生化和生物力学性能。为使这种创新更接近临床应用，Moriguchi团队使用组织工程椎间盘在狗的颈椎中完成了整体间盘替换。狗颈椎直立、轴向负荷的特点与人类非常接近。术后1个月随访数据显示，嫁接到宿主组织的组织工程椎间盘能够存活，并可维持椎间盘高度。加入生长因子或生物活性分子有利于原位细胞外基质的沉积。Goldschlager等人证明，向可生物降解载体中植入软骨素介导的成人同种间叶祖细胞，能合成软骨细胞外基质，并可在颈椎前路椎间盘切除术后作为生物活性椎间垫片。
此外，我国学者利用人类端粒酶逆转髓核细胞内hTERT基因转换异体椎间盘，尝试将组织工程与基因治疗相结合。基因治疗是解决蛋白传递过程中相关局限性的方法。将功能性基因引入到靶细胞可以恢复所缺失或缺乏蛋白的表达。椎间盘独立的生物环境和其相对的无血管性，能够保护转录基因免受免疫应答的影响。整体椎间盘结构移植仍面临着体内生物功能的挑战。然而，随着组织工程领域的进展，将会出现更多有前景的改进措施，来满足椎间盘植入的更高要求。
临床研究及临床治疗
目前，临床上修复纤维环的主要方式有纤维环成形术和纤维环缝合术。纤维环成形术是一种微创方法，通过类似组织焊接的方式，用电力或射频辐射产生的热量将胶原纤维强化，以达到封闭破损纤维环的目的。近年来，有学者开始在患者身上进行纤维环缝合的临床观察。Bailey等采用Xclose缝合法缝合纤维环，并对700多名患者进行了跟踪随访，他们发现在术后6个月内可以有效降低复发率。韩国学者对19例纤维环修复的患者进行了为期3年的临床观察，结果没有一例患者复发。虽然他们的样本量较少，但也在一定程度上证实了纤维环缝合可以降低腰椎间盘突出的复发率。对于严重椎间盘退变的情况，椎间盘替代治疗是很必要的。椎间盘替代治疗不仅能减轻疼痛，还能在最大程度上保留脊柱功能，然而，近年来一些椎间盘假体的故障率呈上升趋势，使得替代治疗的临床开展受到局限。临床现有的纤维环修复方法大多缺乏大样本量以及长期随访数据的支持，难以在长期临床试验中提高纤维环的愈合强度。
尽管人们在椎间盘细胞治疗、组织工程学等方面取得了可喜的成果，使得椎间盘修复和再生治疗的发展充满希望，但目前的研究仍处于动物实验阶段，对于进一步的临床应用，仍有很多工作要完成。在未来的科研工作中，应注重于如何获得更好的细胞来源、植入技术，以及如何提高移植细胞的成活率，并应更多的关注纤维环的修复，将纤维环缝合与植入物相结合，以保证纤维环恢复强度从而更好的保留椎间盘及髓核的生物力学性能，为椎间盘修复再生治疗的不断发展奠定基础。
来源
中国矫形外科杂志2018年7月
第26卷第13期
END
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