顳下頜關節(temporomandibularjoint，TMJ)位于口腔頜面部，是人體唯一一個雙側聯動、多向活動的關節。關節負重、外傷、咬合以及精神因素等導致的TMJ骨關節病同時具有口腔和骨科疾病的特點，可造成關節骨、軟骨以及關節盤的退行性改變，主要癥狀有：①下頜運動異常，如開口度、開口型異常，開閉口過程中出現關節絞索;②開口和咀嚼時關節區和周圍肌群疼痛;③雙側關節運動時可出現彈響和雜音;④可出現頭痛、耳悶、耳鳴、聽力下降、吞咽困難、語言困難以及慢性全身疲勞等癥狀，大大降低了生活質量，還會導致頜面畸形如下頜偏斜等，嚴重影響美觀。TMJ骨關節病的患病率為5%～12%，女性多發，對骨關節病的研究往往忽視了TMJ，導致該關節骨關節病的患病率可能被低估。

        當前修復TMJ骨軟骨缺損的方法尚存在缺陷，如保守治療只能暫時緩解疼痛，阻止病程發展，不能修復骨軟骨缺損;自體骨軟骨移植術可造成供區缺損，且來源有限;異體骨移植術存在免疫排斥反應;人工關節置換術費用昂貴，并發癥較多。骨軟骨組織工程技術的快速發展為關節骨軟骨缺損的再生修復提供了新思路和新技術，但尚存在缺損區修復組織質量缺陷、與宿主界面整合欠佳等問題，產生這些的原因如下：①組織重建忽視了正常TMJ骨軟骨復合組織的基本成分、形態結構、生理功能及生理微環境，未以骨軟骨界面正常形態結構為依據進行仿生構建，而是將組織重建的軟骨與骨組織簡單地縫合或黏合在一起;②種子細胞來源已成為再生醫學臨床應用的難點，存在來源及數量有限，進入體內后失活、發生免疫排斥反應等問題;③支架材料與周圍組織微環境的相互作用也是組織工程需要解決的問題。現就TMJ髁突骨軟骨組織修復重建的研究進展進行綜述。

        1.下頜髁突骨軟骨正常組織結構特點

        對正常關節組織基本成分、形態結構的研究發現，成年人下頜髁突表面覆蓋纖維軟骨，從表層至深層可分為關節表面帶、增殖帶、肥大帶以及鈣化軟骨帶，關節表面帶由膠原纖維平行、交叉編織構成，具有較強的抗摩擦力。觀察TMJ髁突骨軟骨的納米結構發現，位于髁突骨、軟骨交界部位及軟骨非鈣化帶與鈣化帶交界部位的組織結構并非平滑直線，而是在交界處形成不規則的凹凸界面。

        對正常膝關節骨軟骨界面三維重建模型的研究顯示，關節軟骨鈣化層與非鈣化層及軟骨鈣化層與軟骨下骨界面均呈“溝壑錨合”的連接方式，掃描電鏡觀察顯示，交界面表面粗糙不平，可見顆粒狀突起，有深淺不同的溝壑。綜上，組織工程構建TMJ骨軟骨復合體應以上述正常結構及組織形態為依據，才能保證修復體的質量和遠期修復效果。

        2.下頜髁突骨軟骨的仿生構建

        使用包裹有細胞、生長因子以及生物活性分子修飾的具有生物活性的水凝膠材料，根據TMJ的正常組織結構進行仿生重建修復骨軟骨組織是近年來研究的熱點。Alhadlaq等使用聚乙二醇水凝膠構建TMJ髁突形態骨軟骨復合支架，包裹骨髓間充質干細胞(mesenchymalstromalcells，MSCs)誘導分化的骨、軟骨細胞可良好修復骨軟骨組織。還有研究發現，低交聯度的透明質酸水凝膠可誘導干細胞分化形成透明軟骨，提高透明質酸水凝膠的交聯度和強度，通過支架纖維表征誘導，再生組織中纖維成分較前有所增加。

        為了增加水凝膠的生物學強度，有研究將絲素微纖維混合到絲素蛋白凝膠中對關節軟骨進行功能修復，絲素微纖維既增強了水凝膠的強度又仿生了軟骨內膠原纖維構成。對于如何構建軟骨以體現TMJ軟骨表層纖維交叉編織的特征，同時又能增強生物力學強度，尚需進一步研究。骨、軟骨界面的仿生構建仍是目前組織工程研究的重點。有研究使用1，4-二氧六環、膠原膜、羥基磷灰石納米顆粒以及自組裝多肽RADA作為骨、軟骨界面將骨層與軟骨層連接在一起。還有研究成功利用絲素蛋白構建了含鈣化層的一體化組織工程骨軟骨支架，其構建的骨軟骨界面鈣化層為一平滑表面。

        以上研究均未能從微觀角度模擬特征性“溝壑錨合”組織界面結構。微球聚集可形成類似“溝壑錨合”的形態結構，雖然微球一直作為控釋系統而被廣泛使用，但其所構成的三維支架也越來越多的應用于骨、軟骨的修復。雖然微球聚集表面存在凹凸不平的結構，但能否構建成骨軟骨的“溝壑錨合”狀界面尚需進一步研究。

        3.下頜髁突骨軟骨重建中種子細胞的來源

        用于髁突骨軟骨重建的細胞主要來源于成熟的骨、軟骨細胞以及MSCs，這兩種來源的細胞均存在局限性。成熟的骨、軟骨細胞可用于軟骨組織的重建，但其來源和數量有限，且分離成活率較低，體外培養不能保持其原有細胞特性而生長分化為纖維細胞樣細胞型。在體外很難提供一個與體內關節髁突骨軟骨生長發育環境相似的三維細胞外基質環境，導致體外培養的成熟的骨、軟骨細胞分化為纖維細胞樣細胞型。MSCs在體內外均具有向骨、軟骨分化的潛能，因而在骨軟骨重建方面的研究越來越多。MSCs可來源于滑膜關節組織，也可以分離自外周血或臍帶。

        近年來誘導多功能干細胞得到了廣泛關注，但其安全性還需進一步研究。將不同來源的干細胞的分化潛能進行比較發現，滑膜來源的MSCs比骨髓來源的MSCs更具有向軟骨分化的能力，說明不同來源的MSCs具有不完全相同的細胞特性。有研究發現，與MSCs共培養能夠使軟骨細胞保持其細胞型，但也有研究得出相反的結論。此外，干細胞供體的年齡和細胞培養代數也影響著MSCs的分化潛能。

        建立并獲得能夠穩定向骨、軟骨分化的MSCs用于組織重建并不像當初預期的那樣簡單。種子細胞問題已成為再生醫學臨床應用的瓶頸，引起了研究者們對無細胞組織重建的關注。越來越多的研究證明，干細胞植入后通過旁分泌機制，特別是通過分泌細胞外囊泡傳遞信息至周圍組織細胞以促進組織再生，而并非直接分化進行組織修復與再生。

        外泌體是在細胞與細胞間信號傳遞中起重要作用的一種細胞外囊泡，具有完整的脂質雙分子層生物膜結構，大小為40～100nm，內容物包含多種蛋白和核酸物質，其作為一種天然、高效的運輸載體，將有效信息成分傳遞至靶細胞。有研究將外泌體直接注射至動物關節腔內用于軟骨組織的修復與再生，結果發現，外泌體能夠顯著促進細胞的增殖、抑制細胞凋亡以及調節免疫反應，且M2型巨噬細胞的數量顯著多于M1型巨噬細胞的數量，但該免疫調控的具體機制尚不清楚。此外該研究還指出，由于軟骨組織修復周期長，直接注射外泌體的效率低且易流失，往往需要多次注射，這一點不符合臨床實際應用要求。

        有研究使用負載外泌體的可注射水凝膠進行關節軟骨修復，有效延長了外泌體對周圍細胞的調節時間，起到了良好的組織修復效果。所以，干細胞外泌體有可能代替干細胞，為干細胞來源及數量有限、進入體內后失活、存在免疫排斥反應等難題提供一個解決的方法，具有良好的應用前景。

        4.骨軟骨組織工程支架材料與周圍組織微環境

        植入的支架材料與周圍組織微環境的免疫反應參與調節新生組織同宿主組織的整合，新生修復組織良好整合是組織工程需要解決的問題。

        4.1植入支架材料后宿主微環境的免疫反應

        支架材料植入體內后會引起機體局部炎癥反應，大致需經歷損傷、炎癥及傷口愈合反應、異物反應以及纖維囊結構形成，其中炎癥反應在組織修復和重塑過程中發揮著重要作用。在炎癥反應過程中巨噬細胞發揮關鍵作用。巨噬細胞在不同的微環境中具有不同的形態和功能，根據功能和基因表達的不同，巨噬細胞可分為促炎癥型(M1型)和抗炎癥型(M2型)兩類。M1型巨噬細胞可表達大量促炎因子，并促進Th1反應，具有抗菌和抗癌作用。與之相反，M2型巨噬細胞具有吞噬能力，表達、分泌大量的清除因子，能夠促進組織重塑，具有免疫調節功能。隨著炎癥反應的進展，巨噬細胞由促炎癥型(M1型)向抗炎癥型(M2型)轉化。因此，研究巨噬細胞在骨軟骨材料植入后的生理變化規律，并據此設計支架材料以促進巨噬細胞向M2型轉化，對骨軟骨的修復具有重要意義。

        研究發現，復合骨髓MSCs的聚乙醇酸/聚乳酸支架有效降低了支架引起的局部炎癥反應，復合骨髓MSCs的抗炎作用要優于復合軟骨細胞支架。該研究還發現，骨髓MSCs主要通過上調CD206，提高白細胞介素10的合成，降低白細胞介素1β的分泌，促進巨噬細胞M1型向M2型轉化，從而調節免疫反應，促進軟骨再生。另一項研究顯示，復合軟骨細胞的聚L-乳酸支架植入體內后，軟骨細胞可分泌免疫調節因子，包括巨噬細胞遷移抑制因子(migrationinhibitoryfactor，MIF)，在軟骨修復的前2周，MIF能夠促進Ⅱ型膠原表達以及軟骨細胞成熟;8周后，MIF能夠誘導促炎環境，促進巨噬細胞向M1型轉化，最終破壞再生的軟骨。綜上，采用植入細胞支架復合體進行組織再生需深入研究、探討其與機體周圍組織的免疫反應及相互作用。

        4.2修復重建組織與宿主組織的整合

        新生修復組織與宿主組織的整合對于關節功能的恢復非常關鍵。軟骨組織與周圍組織整合失敗說明新組織或植入的支架與周圍組織細胞外基質中的膠原纖維等缺乏化學、結構以及機械強度的連續性。細胞或組織工程材料與宿主組織是否能夠較好的整合取決于其機械強度與周圍組織是否匹配，是否與細胞外基質中的細胞具有良好黏附作用或是否與周圍環境發生生物反應。組織工程重建復合體或生物材料宿主組織的整合取決于很多因素，如首先需要復制出與細胞外基質相似的基質化學環境，其次需要有相同機械性能的生物材料。

        有研究利用透明質酸海綿狀支架與多孔陶瓷支架復合體分別構建符合軟骨和骨機械性能的復合支架材料，植入動物體內后觀察到骨軟骨組織的連續性重建，骨與軟骨界面整合良好。另外一項研究顯示，聚乙醇酸膜與含有羥基磷灰石和磷酸三鈣的Ⅰ型膠原海綿復合軟骨細胞植入動物膝關節，結果發現，90%的復合物能夠與自體骨形成連續的潮線及軟骨下骨再生，但再生的軟骨不能與周圍自體軟骨形成良好的整合。

        為了更好地組織整合，有研究使用生物粘接劑構建組織工程組織與宿主組織之間的橋梁。較早使用殼聚糖凝膠用于骨與軟骨組織的整合，但該凝膠1周左右即被降解，存留時間過短，不適用于軟骨組織的再生與修復。將功能化的硫酸軟骨素作為整合組織工程軟骨與宿主組織的生物粘接劑，體外研究發現，界面所形成的Ⅱ型膠原可抵抗彈力與剪切力而不發生復合組織折斷，在體內也觀察到界面軟骨組織的再生。當然，有效的生物粘接劑仍需要長期觀察界面所形成的連接，以應用于臨床。

        5.小結

        髁突骨軟骨的組織工程學研究雖已取得較多成果，但仍然存在很多難題亟待解決。組織工程化骨軟骨需回歸本源，不能忽視正常TMJ骨軟骨復合組織的基本成分、形態結構、生理功能及生理微環境，以宿主天然骨軟骨界面正常形態結構為依據進行仿生構建，不斷尋找能夠替代來源及數量有限的種子細胞，解決外源性種子細胞及支架材料植入體內后的免疫排斥反應，并利用免疫反應進行更好的組織修復，不斷開發新的技術將組織工程新生組織最終與宿主組織整合，最終達到組織工程化骨軟骨，不但可實現缺損修復的目的，還可進一步恢復關節功能。

        來源：張智玲,魏志強.顳下頜關節髁突骨軟骨組織修復重建研究進展[J].醫學綜述,2018(19):3863-3867+3872.