运动性软骨损伤的问题及潜在性治疗方案

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1986

中国组织工程研究 ›› 2019, Vol. 23 ›› Issue (31): 5059-5064.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.1986

• 组织构建综述 tissue construction review • 上一篇下一篇

运动性软骨损伤的问题及潜在性治疗方案

石松源1，彭志辉2

(1兰州理工大学体育部，甘肃省兰州市 730050；2甘肃中医药大学体育健康学院，甘肃省兰州市 730000)

收稿日期:2019-05-31 出版日期:2019-11-08 发布日期:2019-11-08
通讯作者: 通讯作者：彭志辉，硕士，副教授，甘肃中医药大学体育健康学院，甘肃省兰州市 730000
作者简介:石松源，男，1981年生，甘肃省定西市人，汉族，2009年西北师范大学毕业，硕士，讲师，主要从事体育教学训练与运动康复方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(81560791)，项目参与人：彭志辉；兰州市2015年第二批科技计划项目(2015-2-81)，项目负责人：彭志辉

Current problems and potential treatment options for sports cartilage injury

Shi Songyuan1, Peng Zhihui2

(1Department of Physical Education, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu Province, China; 2College of Physical Education and Sports Health, Gansu University of Chinese Medcine, Lanzhou 730000, Gansu Province, China)

Received:2019-05-31 Online:2019-11-08 Published:2019-11-08
Contact: Peng Zhihui, Master, Associate professor, College of Physical Education and Sports Health, Gansu University of Chinese Medcine, Lanzhou 730000, Gansu Province, China
About author:Shi Songyuan, Master, Lecturer, Department of Physical Education, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81560791 (to PZH); the Second Project of Lanzhou Science and Technology Program, No. 2015-2-81 (to PZH)

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
关节软骨：关节软骨表面光滑，能减少相邻两骨的摩擦，缓冲运动时产生的震动。关节软骨在关节活动中起重要作用，它的结构非常精细和科学，以适应不同的功能需要。了解关节软骨的结构对于理解骨关节痛中的一些问题有重要意义。
软骨祖细胞：2009年Koelling所在的德国研究组定义了软骨祖细胞，该研究将从末期骨关节炎的软骨组织中分离出来的具有祖细胞特征的细胞称为软骨祖细胞。自体软骨祖细胞具有可以快速扩增用于临床修复大面积关节软骨缺损的潜能。

摘要
背景：关节软骨损伤在运动中非常普遍，主要由慢性关节应力或急性创伤性扭伤引起，往往会导致关节功能进行性损害，并限制相关运动和锻炼的参与。现有的关节软骨修复技术可以修复高冲击运动所致的关节软骨损伤，但这种治疗方法不产生正常的关节软骨，限制了软骨修复的成功率和耐久性。
目的：综述近年国内外治疗运动性软骨损伤中出现的问题及潜在性的治疗进展。
方法：以“运动”“软骨”“回顾”“治疗”为中文关键词，在中国知网、维普、万方等中文数据库进行检索，并以“cartilage”“exercise”“review”“back pain”“treat”作为外文关键词，在PubMed、Google Scholar、Web of Science等数据库进行检索，重点筛选近5年的文献，检索文献语种为中文和英文。共检得文献627篇，依据纳入和排除标准，最终纳入相关文献44篇。
结果与结论：①治疗运动性关节软骨损伤的目标是减少疼痛，改善膝关节功能，最重要的是让运动员恢复到受伤前的运动水平；②目前已有一些手术技术已经实现可变耐用的关节软骨修复，让运动员重返体育运动和锻炼，然而手术不会产生完全正常的透明软骨；③研究发现，关节软骨中存在软骨祖细胞，具有迁移行为、多分化能力和克隆形成性，由于不同性质和程度的机械损伤刺激软骨祖细胞，导致凋亡0细胞释放化学引诱物，从而分化成软骨原细胞，修复损伤软骨；④基于此，生物打印富含软骨祖细胞的特异性骨软骨结构，以替代受损关节仍是未来的潜在性战略方案。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0002-3201-8833(石松源)

关键词: 关节软骨损伤, 运动, 治疗, 生物打印, 凋亡细胞, 软骨祖细胞, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Articular cartilage damage is very common in exercise and is mainly caused by chronic joint stress or acute traumatic sprain, which often leads to progressive damage of joint function and limits the participation of related exercise and exercise. The existing articular cartilage repair technique can repair articular cartilage damage caused by high impact exercise, but this treatment cannot produce normal articular cartilage, which limits the success rate and durability of cartilage repair.
OBJECTIVE: To review the problems and potential treatment progress in the treatment of sports cartilage injury at home and abroad in recent years.
METHODS: CNKI, VIP, WanFang, PubMed, Google Scholar, and Web of Science databases were retrieved using the keywords of “cartilage, exercise, review, back pain, treat” in Chinese and English, respectively, focusing on the selection of literature published in the past 5 years. A total of 627 articles were searched, and 44 eligible articles were included based on inclusion and exclusion criteria.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The goal of treating sports articular cartilage injury is to alleviate pain, improve knee function, and most importantly, to restore athletes to the level of exercise before injury. (2) At present, some surgical techniques have been implemented to achieve variable and durable articular cartilage repair, allowing athletes to return to sports and exercise. However, surgery does not produce completely normal hyaline cartilage. (3) It has been found that cartilage progenitor cells exist in articular cartilage, and have migration behavior, multi-differentiation ability and colony formation ability. Because mechanical injuries with different characteristics and intensities simulate cartilage progenitor cells, so apoptotic cells release inducers, thus differentiating into chondroblasts to repair injured cartilage. (4) Thereafter, bioprinting of specific osteochondral structures rich in cartilage progenitor cells to replace damaged joints remains a potential strategy in the future.

Key words: articular cartilage injury, exercise, treatment, bioprinting, apoptotic cells, cartilage progenitor cells, the National Natural Science Foundation of China

中图分类号:

石松源，彭志辉. 运动性软骨损伤的问题及潜在性治疗方案[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(31): 5059-5064.

Shi Songyuan1, Peng Zhihui2. Current problems and potential treatment options for sports cartilage injury[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2019, 23(31): 5059-5064.

图/表（结果） 2

2.1 目前对运动性软骨损伤的治疗决策治疗软骨损伤主要基于对软骨病变病理生理基础的认识。关节软骨自身没有血管，可抑制软骨损伤后的炎症反应，因此限制关节软骨损伤后的自我修复。持续高冲击力的体育运动导致受损的关节软骨细胞变性，分解酶及细胞因子聚集，胶原蛋白超微结构受损，最终导致关节面破坏^[2]。当关节表面受到高冲击负荷时，关节软骨表面修复应能承受高达20倍自身体质量的机械关节应力^[2]。

治疗运动性关节软骨损伤的目标是减少疼痛，改善膝关节功能，最重要的是让运动员恢复到受伤前的运动水平。目前已有一些手术技术已经实现可变耐用的关节软骨修复，让运动员重返体育运动和锻炼^[4-5]。然而，手术不会产生完全正常的透明软骨，需要注意的是现有的联合病理损伤，如膝关节不稳或半月板缺乏症等，必须予以纠正，通过初次手术或随后分期阶段加以增加软骨修复的成功率和耐久性^[4-5]，同时减少长期、反复的运动康复，缩短运动回归的时间；同时康复运动计划是任何软骨修复手术成功的关键。

2.1.1 骨髓刺激技术(间质干细胞) 在治疗运动性关节软骨损伤中，第一代微创中最常用的仍然是软骨修复技术，通过多能骨髓间质干细胞产生包含不同含量的Ⅱ型胶原混合纤维修复软骨组织^[6-7]。微创术后58%-95%的运动员膝关节功能得到改善，运动评分显著提高，同时44%-95%的运动员在微创术后能重返赛场。体育运动员年龄在40岁以下，关节软骨损伤病灶大小≤ 200 mm，并且在受伤12个月以内被视为微创手术的最佳时期。最初膝关节功能改善以后，有47%-80%的运动员在术后18-36个月出现膝关节功能下降，但10年后膝关节功能仍保持比术前较好的效果^[8]。对于膝关节功能下降的确切原因尚不清楚，Kon等^[7]认为可能与软骨修复中有限的新型材料以及周围软骨或软骨下骨量的变化有关。

2.1.2 骨软骨移植骨软骨移植是在有限质量承载的负重区域内获取圆柱状骨软骨组织，并通过使用压配合技术将其移植到中小型(1-4 cm²)软骨缺陷的区域内，增加透明软骨数量，重塑软骨缺陷区域。一项前瞻性研究表明，骨软骨移植术后26-36个月，其中95%的运动员膝关节功能得到显著的改善，术后4-9个月有61%-93%的运动员重返体育运动^[9]。有研究显示，术前症状较长(持续时间> 12个月)及年龄大于30岁的患者是骨软骨移植后阻碍运动员重返体育运动的重要因素，其中一些运动员在手术7年后运动量明显现下降^[10]；同时，供体位点发病率可能在手术后立即发生，目前这一问题已得到初步解决。另外，骨软骨同种异体移植可避免供体部位受损并通过病变部位的受损程度可取得合适的移植物，恢复较大或者受损严重的软骨和骨软骨病变中的透明软骨。为了优化软骨细胞活力，基质组成、机械性能和低温储存的软骨移植物应在获取后的14-21 d内植入^[11]。有研究显示，年龄在25岁以下并且症状小于1年的运动员通过骨软骨移植术后有88%的重返赛场，同时有79%的患者恢复到受伤前水平^[12]。目前，除了骨软骨同种异体移植和自体移植，模拟骨软骨移植物解剖结构的合成双层支架已经研发。然而考虑到专业体育运动患者的高需求，目前这一新兴支架还没有应用到临床实践当中^[13]。

2.1.3 软骨细胞修复技术 1994年首次在人类中报道了使用软骨细胞修复关节软骨缺陷的概念^[14]。自体软骨细胞移植术是修复关节软骨损伤的一个两阶段技术。通过长达20年的功能性改进和功能性MRI以及实用性软骨细胞修复技术显示移植修复后的透明软骨类似于自体软骨细胞植入18年后周围正常的软骨组织^[15-16]，2项前瞻性多中心研究显示软骨细胞修复后运动员功能活动评分达82%-100%，有72%-96%的运动员术后取得良好的效果^[17-18]。第一阶段技术的主要局限性包括其侵入性、术后的长期康复、移植物脱离以及骨膜肥大等。但目前专业体育运动人员的康复时间已经成功地缩短到10个月以内，并且用胶原膜替代骨膜明显降低了骨膜肥大和移植物脱层的风险，同时保持了第一阶段技术良好的临床结果^[19]。第二阶段自体软骨移植技术使用生物可降解支架临时辅助软骨细胞，直到它们被植入细胞合成的基质成分所替代^[11]，见图2。这种支架基于碳水化合物、蛋白质聚合物、人工聚合物或复合聚合物基质对关节软骨的修复作用，可减少手术侵入，同时关节软骨中纤维连接蛋白α5β1整合素相互作用能消除骨关节炎性改变，并且细小移植物增殖肥大和透明样修复的作用，明显改善膝功能评分，膝关节损伤和骨关节炎运动和活动评分^[20-21]。

2.1.4 康复和回归运动康复旨在通过促进局部的适应性和重塑新的机械环境来充分恢复体育活动，防止再损伤，并减少向骨关节炎的进展。由于软骨修复的复杂特性、可变的缺损特征以及合并症，康复需要个性化疗法，并不是所有的体育运动员都将在关节软骨修复后恢复到其损伤前的功能水平。

康复运动必须适应外科修复技术的生物力学，满足每个运动员不同软骨缺损的特定需求，可通过逐步、分阶段的康复方法来实现：①初始保护和关节激活阶段；②渐进性的关节负重加载及功能恢复阶段；③运动恢复阶段。康复时间的长短最终取决于个人在每个康复阶段的表现，同时必须考虑修复手术的方法，因为每种方法都有特定的愈合限制，因此，修复手术的类型将决定早期承重的具体时间^[22-23]。

解决软骨损伤的并发症，如前交叉韧带撕裂等，是软骨修复成功的关键。合并手术(如前交叉韧带重建，高胫骨截骨术和半月板同种异体移植和修复)不会影响软骨修复后的运动恢复率^[11]。因此，考虑到不同合并症的愈合特性，康复计划也需要个体化改变，但是无论使用何种康复方法，年轻运动员都能获得较高的运动恢复率^[24]。另外，四头肌的去调节、慢性损伤中增厚的软骨下骨和损伤边缘扩大可能会延迟运动的恢复率^[25]，其他特异性因素，包括没有前期的手术干预，损伤严重程度和术后运动水平，也与临床结果的改善程度和运动恢复率相关^[26]。

2.2 未来对运动性软骨损伤的解决方案为了解决现有软骨修复技术的局限性，持续的科学和临床演变旨在提供复杂和个性化的治疗选择以治疗体育运动员在高冲击运动中的关节软骨损伤。新兴治疗策略的不断发展旨在提高透明软骨修复的质量，加快软骨修复后恢复进展和运动恢复率以及更为持久耐用的参与高冲击运动。由于膝关节软骨损伤是专业体育运动员永久性残疾的最常见原因之一，因此关节软骨的治疗策略对专业体育运动员具有重要的长期影响。

2.2.1 非手术治疗富血小板血浆可增加自体生长因子的浓度，增强分泌蛋白的募集，参与组织再生细胞的增殖和分化^[27]，已经在临床中规范化使用。有研究表明，与透明质酸相比，注射后期富血小板血浆聚集可减少骨关节炎患者的疼痛^[28-29]，但目前这些不允许在临床有效性方面进行比较分析。目前仍没有足够的证据表明关节软骨治疗指南中推荐使用富血小板血浆，另外，注射生长因子复合物、注射单个生长因子以及转化生长因子β3和骨形态发生蛋白7可诱导软骨形成标记基因表达的Ⅱ/Ⅸ型胶原、软骨寡聚基质蛋白和聚集蛋白聚糖等，其关节软骨修复有关的定性和定量测试已经通过，目前有相关领域的专家正进行临床对照研究^[30]，期待将有效修复体育运动中软骨损伤的理念引至科学前沿。

2.2.2 手术治疗

(1)间充质增生和支架刺激技术：第2代骨髓刺激技术基于骨髓间质干细胞，并且使用现代组织工程技术，例如生长因子和支架，改善第1代骨髓刺激技术的限制，以增强和促进软骨形成分化，用于定性和定量改善修复软骨组织^[31]。一项研究报告显示自体基质诱导的软骨形成在87%的治疗患者中表现出较高的满意度，术后10个月可重返运动赛场^[32]。另外，微裂纹凝块与血栓形成和黏附性多糖聚合物壳聚糖-磷酸甘油酯的原位固化能改善软骨修复组织的体积和生物化学组成^[33]；骨髓抽吸液浓缩物利用一步手术，从骨盆抽吸浓缩骨髓间质干细胞并在胶原Ⅰ/Ⅲ基质下注射，早期临床结果显示，与动物模型中的微裂缝相比，人类关节功能活动度显著改善^[34]。目前间充质增生和支架刺激技术的效果在临床证据中正在演变，尽管骨髓间质干细胞提供了潜在的治疗观点，但其临床数据特别是在体育运动人群中仍然有限。

(2)异体软骨移植：使用同种异体移植物软骨碎片可修复局灶性关节软骨缺陷，这些透明软骨片段获自幼年供体关节，包含有活性的幼年软骨细胞，具有比成人软骨细胞更高的代谢活性(高达100倍)。将小软骨碎片制成受体软骨缺损大小并使用纤维蛋白胶固定，微创植入，术后12个月MRI显示软骨缺损完全填充^[11]，见图3。一项前瞻性、多中心研究初步显示，25例患者随访达24个月，国际膝关节文献委员会评分和膝关节损伤和骨关节炎评分明显改善，MRI显示软骨修复组织可良好的填充软骨缺陷^[7]。

(3)新的科学方法：虽然关节软骨通常被认为几乎无自我更新能力，但关节软骨病变可在子宫中经历完全再生^[35]。无瘢痕胎儿的愈合发生在许多组织类型中，并且继续启动再生环境，以帮助成人软骨组织的愈合。在关节软骨中，近10年最引人注目的发现之一就是组织中存在软骨祖细胞^[36-37]。与存在的软骨细胞有区别的是，这些祖细胞具有迁移行为、多分化能力和克隆形成性。在年轻健康的软骨组织中，软骨祖细胞产物可形成丰富的新生儿软骨^[38]。重要的是，软骨祖细胞也可存在于成体组织中，由于不同性质和程度的机械损伤刺激软骨祖细胞，导致凋亡细胞释放化学引诱物，从而分化成软骨原细胞，修复损伤软骨^[37]。

随着关节软骨中祖细胞的鉴定完成，希望这些细胞可以被利用来修复愈合损伤的关节软骨。如果这种方法成功，它将消除广泛的细胞培养和基于细胞治疗所需昂贵的监管复杂性。然而，软骨祖细胞的成功应用需要诱导迁移的生物材料，合理的生物力学、免疫学和生物化学3D环境以控制再生细胞的活性。此外，该材料需要具备可注射性，黏附到损伤软骨表面，获取可调节的生物稳定性和可降解性。目前该领域逐步倾向于具有增强的生物活性和功能的无细胞生物材料^[39-40]。基于脱细胞软骨细胞外基质支架可将一些复杂的天然软骨细胞微环境结合到支架中，增加祖细胞的适应性；另外，具有细胞迁移和黏附性的生物材料和有抗炎、抗氧化剂和或抗血管生成的生长因子结合，达到同样效果^[41-42]。虽然到目前为止仍没有包含所有上述性质的单一生物材料，但有研究发现互穿网络的聚合物体系可增加上述性质材料的总体功能^[11]。

3D生物打印技术是用于生产患者特异性移植物的一种新兴技术，可修复较大的骨软骨病变。虽然仍处于实验阶段，但软骨器官是单细胞类型的相对简单的组织，缺乏脉管系统和主要结构性质的功能，已经是早期生物打印技术的目标。Lee等^[43]用生物打印无细胞肱骨头支架并用生长因子加载支架获取滑膜表面的完全再生，刺激内源性软骨祖细胞的迁移和分化。虽然在复杂软骨结构的生物打印中遇到很多挑战，包括如何滋养位于大印刷结构核心中的细胞；印刷结构对天然组织的黏附阻碍，如何优化设计同时具有生物活性、细胞友好性和机械强度的生物材料等，但生物打印特异性骨软骨结构以替代受损关节仍是未来的潜在性战略方案。

参考文献

[1]Flanigan DC, Harris JD, Trinh TQ, et al. Prevalence of chondral defects in athletes’ knees: a systematic review.Med Sci Sports Exerc. 2010;42:1795-1801.

[2]Heijink A, Gomoll AH, Madry H, et al. Biomechanical considerations in the pathogenesis of osteoarthritis of the knee. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2012;20(3): 423-435.

[3]Jones G, Bennell K, Cicuttini FM. Effect of physical activity on cartilage development in healthy kids. Br J Sports Med. 2003; 37:382-383.

[4]Goldring MB, Berenbaum F. Emerging Targets in Osteoarthritis Therapy. Curr Opin Pharmacol. 2015;22:51-63.

[5]Malfait A-M, Schnitzer TJ. Towards a mechanism-based approach to pain management in osteoarthritis. Nat rev Rheumatol. 2013;9(11):654-664.

[6]Gobbi A, Karnatzikos G, Kumar A. Long-term results after microfracture treatment for full-thickness knee chondral lesions in athletes. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2014;22:1986-1996.

[7]Kon E, Filardo G, Berruto M, et al. Articular cartilage treatment in high-level male soccer players: a prospective comparative study of arthroscopic second-generation autologous chondrocyte implantationversus microfracture. Am J Sports Med. 2011;39:2549-2557.

[8]Ekstrand J, Hägglund M, Kristenson K, et al. Fewer ligament injuries but no preventive effect on muscle injuries and severe injuries: an 11-year follow-up of the UEFA Champions League injury study. Br J Sports Med. 2013;47:732-737.

[9]Torrie AM, Kesler WW, Elkin J, et al. Osteochondral allograft. Curr Rev Musculoskelet Med. 2015;8(4):413-422.

[10]Marcacci M, Kon E, Delcogliano M, et al. Arthroscopic autologous osteochondral grafting for cartilage defects of the knee: prospective study results at a minimum 7-year follow-up. Am J Sports Med. 2007;35: 2014-2021.

[11]Mithoefer K, Peterson L, Zenobi-Wong M, et al. Cartilage issues in football-today’s problems and tomorrow’s solutions. Br J Sports Med. 2015;49(9):590-596.

[12]Krych AJ, Robertson CM, Williams RJ III. Return to athletic activity after osteochondral allograft transplantation in the knee. Am J Sports Med. 2012;40:1053-1059.

[13]Hindle P, Hendry JL, Keating JF, et al. Autologous osteochondral mosaicplasty or TruFit™ plugs for cartilage repair. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2014,22: 1235-1240.

[14]Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A, et al. Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med.1994;331:889-895.

[15]Peterson L, Vasiliadis HS, Brittberg M, et al. Autologous chondrocyte implantation: a long-term follow-up. Am J Sports Med. 2010;38:1117-1124.

[16]Vasiliadis HS, Danielson B, Ljungberg M, et al. Autologous chondrocyte implantation in cartilage lesions of the knee: long-term evaluation with magnetic resonance imaging and delayed gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging technique. Am J Sports Med.2010;38:943-949.

[17]Mithoefer K, Peterson L, Saris DBF, et al. Evolution and current role of autologous chondrocyte transplantation for the treatment of articular cartilage defects in the football (soccer) player. Cartilage.2012;3(1 Suppl):31S-36S.

[18]Mithöfer K, Minas T, Peterson L, et al. Functional outcome of articular cartilage repair in adolescent athletes.Am J Sports Med.2005;33:1147-1153.

[19]Della Villa S, Kon E, Filardo G, et al. Does intensive rehabilitation permit early return to sport without compromising the clinical outcome after arthroscopic autologous chondrocyte implantation in highly competitive athletes? Am J Sports Med.2010;38:68-77.

[20]Bartlett W, Skinner JA, Gooding CR, et al. Autologous chondrocyte implantation versus matrix-induced autologous chondrocyte implantation for osteochondral defects of the knee: a prospective, randomized study. J Bone Joint Surg Br. 2005;87:640-645.

[21]Almonte-Becerril M, Gimeno-LLuch I, Villarroya O, et al. Genetic abrogation of the fibronectin-α5β1 integrin interaction in articular cartilage aggravates osteoarthritis in mice. PLoS One. 2018;13(6):e0198559.

[22]Wondrasch B, Risberg MA, Zak L, et al. Effect of accelerated weightbearing after matrix-associated autologous chondrocyte implantation on the femoral condyle: a prospective, randomized controlled study presenting MRI-based and clinical outcomes after 5 years. Am J Sports Med.2015;43:146-153.

[23]Ebert JR, Fallon M, Zheng MH, et al. A randomized trial comparing accelerated and traditional approaches to postoperative weightbearing rehabilitation after matrix-induced autologous chondrocyte implantation: findings at 5 years. Am J Sports Med.2012;40:1527-1537.

[24]Harris JD, Brophy RH, Siston RA, et al. Treatment of chondral defects in the athlete's knee. Arthroscopy. 2010;26:841-852.

[25]Ebert JR, Smith A, Edwards PK, et al. Factors predictive of outcome 5 years after matrix-induced autologous chondrocyte implantation in the tibiofemoral joint. Am J Sports Med. 2013; 41:1245-1254.

[26]Mithoefer K, Hambly K, Della Villa S, et al. Return to sports participation after articular cartilage repair in the knee: scientific evidence. Am J Sports Med. 2009;37(Suppl 1): 167S-76S.

[27]Foster TE, Puskas BL, Mandelbaum BR, et al. Platelet-rich plasma: from basic science to clinical applications.Am J Sports Med.2009;37:2259-2272.

[28]Kon E, Mandelbaum B, Buda R, et al. Platelet-rich plasma intra-articular injection versus hyaluronic acid viscosupplementation as treatments for cartilage pathology: from early degeneration to osteoarthritis. Arthroscopy. 2011; 27:1490-1501.

[29]Sanchez M, Fiz N, Azofra J, et al. A randomized clinical trial evaluating plasma rich in growth factors (PRGF-Endoret) versus hyaluronic acid in the short-term treatment of symptomatic knee osteoarthritis. J Arthroscopy. 2012;28: 1070-1078.

[30]Morisset S, Frisbee DD, Robbins PD, et al. Il-1ra/IGF-1 gene therapy modulates repair of microfractured chondral defects. Clin Orthop Relat Res. 2007;462:221-228.

[31]Neumann K, Dehne T, Endres M, et al. Chodrogenic differentiation capacity of human mesenchymal progenitor cells derived from subchondral corticospongious bone. J Orthop Res. 2008;26:1449-1456.

[32]Gille J, Schuseil E, Wimmer J, et al. Mid-term results of Autologous Matrix-Induced Chondrogenesis for treatment of focal cartilage defects in the knee. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2010;18:1456-1464.

[33]Stanish WD, McCormack R, Forriol F, et al. Novel scaffold-based BST-CarGel treatment results in superior cartilage repair compared with microfracture in a randomized controlled trial. J Bone Joint Surg Am. 2013; 95:1640-1650.

[34]Gobbi A, Karnatzikos G, Sankineani SR. One-step surgery with multipotent stem cells for the treatment of large full-thickness chondral defects of the knee. Am J Sports Med. 2014;42:648-657.

[35]Farr J, Tabet SK, Margerrison E, et al. Clinical, radiographic, and histological outcomes after cartilage repair with particulated juvenile articular cartilage: a 2-year prospective study. Am J Sports Med. 2014;42:1417-1425.

[36]Jiang Y, Tuan RS. Origin and function of cartilage stem/progenitor cells in osteoarthritis. Nat Rev Rheumatol. 2014;10:1038.

[37]Seol D, MaCabe DH, Choe D, et al. Chondrogenic progenitor cells respond to cartilage injury. Arthritis Rheum. 2012;64:3626-3637.

[38]Bos PK, Kops N, Verhaar JA, et al. Cellular origin of neocartilage formed at wound edges of articular cartilage in a tissue culture experiment. Osteoarthritis Cartilage. 2008;16: 204-211.

[39]Grogan SP, Miyaki S, Asahara H, et al. Mesenchymal progenitor cell markers in human articular cartilage: normal distribution and changes in osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2009;11:R85.

[40]Burdick JA, Mauck RL, Gorman JH, et al. Acellular biomaterials: an evolving alternative to cell-based therapies. Sci Transl Med. 2013;5:176-174

[41]Yu Y, Brouillette MJ, Seol D, et al. Functional full-thickness articular cartilage repair by rhSDF-1alpha loaded fibrin/ha hydrogel network via chondrogenic progenitor cells homing. Arthritis Rheumatol. 2015;10:1002.

[42]Mhanna R, Ozturk E, Vallmajo-Martin Q, et al. GFOGER-modified MMP-sensitive polyethylene glycol hydrogels induce chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Tissue Eng Part A. 2014;20: 1165-1174.

[43]Lee CH, Cook JL, Mendelson A, et al. Regeneration of the articular surface of the rabbit synovial joint by cell homing: a proof of concept study. Lancet. 2010;376:440-448.

[44]Luria A, Chu CR. Articular cartilage changes in maturing athletes: new targets for joint rejuvenation. Sports Health. 2014,6(1):18-30.

引言

体育运动自从古代奥运会时期发展至今，参与人数逐步增加，但是随着专业化体育运动成为主流，如篮球、排球、足球及橄榄球等，人们高度重视这些高冲击性运动与关节软骨损伤密切相关，特别是在职业运动员当中，关节软骨损伤的发生率达36%，这比在一般人群中的发生率高达2倍以上^[1]，是运动员致残和早期退休的主要原因。在体育运动中关节软骨损伤可能通过2种不同的途径：慢性反复的冲击力导致酶和细胞因子降解，分解代谢产物集聚，并且胶原蛋白和聚集蛋白聚糖减少，最终导致关节软骨表面损伤^[2]。与运动相关的慢性生化代谢变化类似于早期骨关节炎，这有助于观察到体育运动员关节软骨的进行性退变。正常关节软骨具有自我调节和自适应能力，持续负重活动可增加运动员关节软骨的厚度和体积；在健康运动员当中，持续的负重活动与关节软骨的功能之间存在着正线性剂量-反应关系^[3]，这种剂量-反应曲线达到阈值之后，自我调节和自适应能力丧失，最终导致关节软骨损伤。当高冲击的关节负荷超过这个阈值后降低软骨蛋白多糖含量，增加降解酶水平，最终导致软骨细胞凋亡。如果功能负重单元的完整性丧失，无论是急性高冲击损伤还是慢性反复的冲击性损伤都会导致运动员关节功能恶化，最终发展为骨关节炎并且无法参与相关体育运动。另外，除了慢性损伤外，排球运动中急性创伤性软骨损伤可伴发其他关节损伤，如韧带或半月板撕裂或脱位等；根据关节软骨受力情况，急性创伤性软骨损伤可导致超微观结构缺损或骨软骨严重缺陷及软骨胶原蛋白和蛋白聚糖网络失衡，导致细胞损伤、凋亡，最终可能引发关节软骨的逐渐退化。基于此，文章综述近年国内外治疗运动性软骨损伤中出现的问题及潜在的治疗进展。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

运动性软骨损伤的问题及潜在性治疗方案

Current problems and potential treatment options for sports cartilage injury

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 2

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	姬志祥, 蓝常贡. 尿酸盐转运蛋白在痛风中的多态性和治疗相关性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1290-1298.
[2]	王永生, 吴旸, 李燕春. 急性大强度运动对成年人食欲激素影响的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1305-1312.
[3]	申晋波, 张林. 急性力竭运动导致大鼠跟腱微损伤的超微结构变化及机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1190-1195.
[4]	王梦婷, 古艳萍, 任文博, 覃倩, 白冰怡, 廖远朋. 运动干预功能障碍人群血流限制训练的文献热点可视化分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1264-1269.
[5]	万然, 史旭, 刘京松, 王岩松. 间充质干细胞分泌组治疗脊髓损伤的研究进展[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1088-1095.
[6]	焦慧, 张一宁, 宋雨晴, 林宇, 王秀丽. 乳腺癌类器官研究进展及临床应用前景[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1122-1128.
[7]	孔德胜, 何晶晶, 冯宝峰, 郭瑞云, Asiamah Ernest Amponsah, 吕飞, 张舒涵, 张晓琳, 马隽, 崔慧先. 间充质干细胞修复大动物模型脊髓损伤疗效评价的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1142-1148.
[8]	王疆娜, 郑慧芬, 孙威. 下楼梯行走执行手机任务时下肢动态稳定性、运动协调性及关节力学的变化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 837-843.
[9]	马斌祥, 何万庆, 周广超, 关永林. 雷公藤内酯醇改善大鼠脊髓损伤后的运动障碍[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 701-706.
[10]	刘波, 陈祥和, 杨康, 余慧琳, 陆鹏程. DNA甲基化在运动干预骨质疏松中的作用机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 791-797.
[11]	赵祥, 魏翠兰, 张业廷. 神经发生和炎性环境在运动条件下的改变与调节[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 813-820.
[12]	张振坤, 李喆, 李亚, 王莹莹, 王亚苹, 周馨魁, 马珊珊, 关方霞. 海藻酸盐基水凝胶/敷料在创面愈合中的应用：持续、动态与顺序释放[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 638-643.
[13]	张立书, 刘安琪, 何小宁, 金岩, 李蓓, 金钫. Alpl基因影响骨髓间充质干细胞治疗溃疡性结肠炎[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 3970-3975.
[14]	陈子扬, 蒲锐, 邓爽, 袁凌燕. 外泌体对运动介导胰岛素抵抗类疾病的调控作用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 4089-4094.
[15]	卢杰, 李雪, 王璐, 范佳, 张业廷, 卢晓斌, 袁琼嘉. 不同强度游泳训练对大鼠空间学习记忆和小脑食欲素的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(23): 3697-3703.