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医学科学:膝盖软骨有可能再生吗?

2016-11-03 网站推荐

软骨组织有可能再生吗?让许多老人困扰的膝盖疼痛,正是由于软骨磨损造成的退化性疾病,医学界用尽方法希望能促进软骨的再生,电视上也不时看到让你软骨新陈代谢成功的广告。究竟是否能让退化的老人或是受伤的年轻人能重新拥有健康的膝关节,重享彩色的人生呢?

医学科学:膝盖软骨有可能再生吗?

2016)年7月6日出刊的《科学转译医学期刊》(Science Translational Medicine)有一篇精彩的研究:利用碳14定年的方法验证软骨的再生能力。只可惜,结果可能要让你大失所望了。

碳14定年法常被用于考古学研究,碳14是碳元素中具放射性的同位素,其占所有碳元素的比例在不同时期有特定的比例。活的生物体会不断摄取自然界中的碳(主要来自大气中的二氧化碳),在稳定代谢状态下,碳元素会以有机化合物的形式固定于生物体内,体内碳14所占的比例应与当时大气中碳14的比例相同。

当生物死去时(或不再代谢时),碳原子不再有机会进入身体内,碳14所占的比例便会一直维持在死亡那一天的比例。由于近百年核子试爆频繁,大气中碳14比例有着精准的纪录,我们可以轻易对照出一块生物组织停止代谢的时间。

软骨组织(cartilage tissue)属于结缔组织(connective),组织内没有血管,且代谢率低,以致修复困难。主要由软骨细胞(chondrocyte)及其所分泌的大量细胞外间质(extracellular matrix)所组成。

细胞外间质的主成分是胶原蛋白(collagen),由三条胺基酸长链互相螺旋缠绕而成,拥有极佳的抗张性(anti-tensile),是软骨、肌腱、韧带的主要成分。糖胺聚糖(glycosaminoglycan)则属于多糖类,具吸湿性及抗压性(anti-compressive),常听到的软骨素(chondroitin)、玻尿酸(hyaluronic acid)皆为此类化合物。

依凭碳14定年的原理以及软骨组织的特性,一群丹麦的科学家(包括骨科医师、肿瘤科医师及天文物理学家)收集因退化或肿瘤接受人工膝关节置换术或截肢切下的胫骨端软骨组织,包括15支退化磨损膝关节及8支正常膝关节(来自7位肿瘤截肢病患及一位捐赠大体),分析其中胶原蛋白与糖胺聚糖中碳14之比例并加以定年。

经过酵素分解、分层与纯化,它们发现:位在膝关节中央位置的软骨,其胶原蛋白平均停留在11岁时的碳14比例;膝关节周边的软骨则平均停留在13岁,且退化组和正常组两组间无显著差异。这表示在13岁之后,软骨便不再发生含碳化合物的新陈代谢!另一方面,糖胺聚糖的碳14比例均接近手术取样时之碳14比例,表示其合成持续终生。

这个实验证实了膝盖软骨无法再生的事实。然而,软骨组织真的在任何状况下都没有办法再生吗?此研究并没有回答这个问题。目前再生医学界仍尝试利用以下三种方法促进关节软骨重建:

1. 修整法:被视为保守治疗,利用关节镜技术将裂开的部分缝补、碎片的部分移除。

2. 重建法:或称组织工程法。取出自体软骨细胞,利用组织培养技术,在体外「养」出一片新的软骨组织,再经由手术移植回膝关节。

3. 修复法:利用关节注射适当的软骨生长因子,或是直接在软骨上钻洞,让骨髓中丰富而多样的生长因子流入关节腔,达到软骨再生的目的。生长因子的注射可以利用高浓度糖水刺激诱发(prolotherapy,增生疗法)、也可抽取病患富含血小板的血浆(platelet-rich plasma, PRP)、甚至是干细胞疗法。

许多研究也发现上述再生方法的确会增加胶原蛋白合成,然而这些胶原蛋白是否会加入软骨组织提供缓冲力,还是只出现在关节液中,迟早还是被代谢掉,则仍有赖进一步研究。

此外,正常状况下,软骨组织的含水量可视为是软骨健康程度的一项指标。糖胺聚糖与含水量相关。本研究发现糖胺聚糖终生皆可被合成加入软骨组织,若经由适当的再生治疗,增加糖胺聚糖的合成,或许可以增加软骨的耐压力,此点也有待进一步生物材料力学研究证实。

再者,此研究尚无法回答「软骨在青春期前是否有再生的能力」。应可思考在青春期前藉由适度运动锻炼肌肉骨骼系统,趁年轻存老本,待成年后才有足够的软骨组织可用。

此研究结论是:不论有无退化,关节软骨在成熟后便不再进行胶原蛋白的合成。这在告诉我们:「预防胜于治疗」, 青春期前多锻炼,成年后注意保养才是王道;等到膝盖开始退化了才进行的处置,可能都嫌晚了。不过,本研究也未否定常用的再生医疗,让医学界仍有持续研究软骨再生的潜力与空间,这正有待各位聪明读者的接续努力来发现。

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本文标签:软骨,膝盖,医学,科学,老人,

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