張詩晨, 金麗鷗, 李 躍, 鄭曉雪, 王 婧, 魏 欣, 王眾澤, 韓 冰

（1. 吉林大學(xué)口腔醫(yī)院頜面外科，吉林 長春 130021；2. 吉林省牙發(fā)育及頜骨重塑與再生重點實驗室，吉林 長春 130021）

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis， OA） 是一種關(guān)節(jié)退變性疾病，特點為慢性疼痛、關(guān)節(jié)炎癥及運動受限，在中老年群體中發(fā)病率較高，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量并給社會造成極大負(fù)擔(dān)［1-2］。關(guān)節(jié)軟骨組織無血管和神經(jīng)支配，細(xì)胞遷移率低，前體細(xì)胞數(shù)量少，自我修復(fù)能力有限［3］。目前，軟骨缺損的臨床治療方法主要包括微骨折術(shù)、鑲嵌式成形術(shù)、自體軟骨細(xì)胞植入術(shù)和基質(zhì)誘導(dǎo)的自體軟骨細(xì)胞植入術(shù)等，然而這些治療方法對天然關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)效果有限［4］。近年來，間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells， MSCs） 因具有多向分化、免疫抑制和免疫調(diào)節(jié)能力被認(rèn)為是治療軟骨缺損最有前景的細(xì)胞類型［3］，但直接移植MSCs 治療OA 仍具有局限性，如較高的細(xì)胞丟失率和死亡率、纖維軟骨的形成以及向非軟骨細(xì)胞的其他細(xì)胞類型分化等［5-6］。此外，常被用于誘導(dǎo)MSCs 發(fā)生成軟骨分化的轉(zhuǎn)化生長因子β3 （transforming growth factor-β3，TGF-β3） 也因其較短的半衰期以及對軟骨肥大和軟骨內(nèi)骨化的誘導(dǎo)等缺陷而造成治療失?。?，7］。因此，軟骨缺損和OA 的治療仍然是主要的臨床挑戰(zhàn)。 kartogenin （KGN）是近年來發(fā)現(xiàn)的小分子雜環(huán)物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)為1 個4-氨基聯(lián)苯（4-aminobiphenyl， 4-ABP） 和1 個鄰苯二甲酸通過 酰 胺 鍵 相 連 而 成［8］。JOHNSON 等［9］最 早 發(fā) 現(xiàn)KGN 可通過促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells， BMSCs） 增殖和成軟骨分化修復(fù)軟骨缺損而不影響軟骨肥大化相關(guān)基因的表達(dá)，證明了其促進(jìn)軟骨再生的潛力。此后的大量研究在補充KGN 促進(jìn)軟骨再生修復(fù)機制的同時，還揭示了其緩解和治療OA 的其他作用機制。此外，大量研究利用KGN 分子結(jié)構(gòu)上的羧基、氫鍵供體位點及氫鍵受體基團(tuán)將其以物理結(jié)合或化學(xué)交聯(lián)的方法應(yīng)用于軟骨組織工程學(xué)中的各類載體，既克服了KGN 高度疏水及存留期短的缺點，也為OA 的軟骨組織工程學(xué)治療帶來新的思路［5］。近年來，國內(nèi)外關(guān)于KGN 的研究越來越多，但綜述類文章較少且均側(cè)重于KGN 促進(jìn)軟骨再生修復(fù)的機制及其應(yīng)用，而缺乏其對OA 治療作用機制的系統(tǒng)性闡述，對KGN 在軟骨組織工程學(xué)應(yīng)用方面的總結(jié)也并不全面。本文作者強調(diào)KGN 對OA 的治療作用，并就其作用機制及其在軟骨組織工程學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行全面總結(jié)。

1 KGN 對OA 的治療作用機制

1.1 KGN 促進(jìn)軟骨再生修復(fù)

1.1.1 KGN 促進(jìn)軟骨再生修復(fù)相關(guān)信號通路

KGN 促進(jìn)軟骨再生修復(fù)主要是通過促進(jìn)MSCs的增殖和成軟骨分化實現(xiàn)的。JOHNSON 等［9］發(fā)現(xiàn)KGN 促進(jìn)MSCs 成軟骨分化的作用主要與其調(diào)節(jié)核心結(jié)合因子β 亞基（core-binding factor β subunit， CBFβ）-Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1 （Runtrelated transcription factor 1， RUNX1） 轉(zhuǎn)錄程序有關(guān)。KGN 與細(xì)絲蛋白A （filamin A， FLNA）的結(jié)合破壞了FLNA 與CBFβ 結(jié)合所產(chǎn)生的隔離作用，使得CBFβ 轉(zhuǎn)運至細(xì)胞核并與其中的RUNX1結(jié)合從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)成軟骨分化。通過對此轉(zhuǎn)錄程序以及刺猬因子信號通路和TGF-β 信號通路的激活，KGN 還可促進(jìn)胚胎關(guān)節(jié)的發(fā)育［10］。ZHANG 等［8］發(fā)現(xiàn)雖然口服KGN可以減輕OA 的軟骨損傷，但在軟骨中僅發(fā)現(xiàn)了KGN 水解產(chǎn)物4-ABP 的存在，且4-ABP 促進(jìn)MSCs 增殖和成軟骨分化的能力更強，而KGN 可能為其前藥形式。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)4-ABP 的上述作用是通過激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信號通路實現(xiàn)的，RSK-3為其潛在靶點，從而使得對RSK-3 進(jìn)行功能調(diào)節(jié)可能成為促進(jìn)OA 軟骨再生的有效策略。另有研究［11］發(fā)現(xiàn)：KGN 還可以通過激活腺苷酸活化蛋白激酶—沉默信息調(diào)節(jié)因子1 （silent information regulator type 1， SIRT1） 信號通路刺激BMSCs的增殖。ZHOU 等［12］使用搭載了骨形態(tài)發(fā)生蛋白7 （bone morphogenetic protein 7， BMP-7） 基因的慢病毒過表達(dá)載體對滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞（synovial-derived mesenchymal stem cells，SMSCs）進(jìn)行轉(zhuǎn)染，發(fā)現(xiàn)BMP-7 可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)其下游的Smad5 和4 種軟骨表型基因的表達(dá)，當(dāng)BMP-7 被沉默后，KGN 對BMP-7 與Smad5 表達(dá)的促進(jìn)作用被明顯抑制，證明了KGN 促進(jìn)MSCs 的成軟骨分化作用還可以通過激活BMP-7/Smad5 信號通路實現(xiàn)。

1.1.2 KGN 利用旁分泌機制促進(jìn)軟骨再生修復(fù)大量信息表明包括胞外小泡和外泌體在內(nèi)的旁分泌機制在調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、增殖和代謝活動等方面起到不可或缺的作用。小細(xì)胞外囊泡（small extracellular vesicles， sEVs）包括50～200 nm 的外泌體和小微泡，內(nèi)部包含多種生物活性分子，如蛋白質(zhì)和核酸，轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞后可調(diào)節(jié)其功能。JING 等［13］將sEVs 從KGN 預(yù)處理后的人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（human umbilical cord mesenchymal stem cells， hUCMSCs）中分離出來，發(fā)現(xiàn)當(dāng)其重新被hUCMSCs 內(nèi)化后，細(xì)胞內(nèi)miR-381-3p 水平明顯升高，并可靶向作用于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1 的3'非翻譯區(qū)抑制Hippo信號通路，促進(jìn)hUCMSCs的成軟骨分化，與使用包括TGF-β 和胰島素樣生長因子等在內(nèi)的激素合劑效果相當(dāng)。此外，MSCs 與KGN-sEV 的聯(lián)合應(yīng)用還可明顯修復(fù)體內(nèi)軟骨缺損。LIU 等［2］成功地將經(jīng)KGN 預(yù)刺激（KGN-BMSCExos）和未經(jīng)刺激（BMSC-Exos）的BMSCs 所產(chǎn)生的外泌體分離出來并研究了兩者對已分化軟骨細(xì)胞的影響以及對軟骨缺損的修復(fù)作用；體內(nèi)和體外實驗研究發(fā)現(xiàn)：兩者均可通過調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞代謝促軟骨再生和基質(zhì)形成。 與BMSC-Exos 比較，KGN-BMSC-Exos 的作用更強并可保持已分化軟骨細(xì)胞的表型，形成的基質(zhì)中Ⅱ型膠原（collagen Ⅱ，COL Ⅱ）的水平及COL Ⅱ/Ⅰ型膠原（collagen Ⅰ，COLⅠ）的比值較高，與天然軟骨基質(zhì)相似，而且規(guī)避了前者對RUNX1 表達(dá)抑制的缺陷。另外，與上述實驗相同濃度的KGN 在缺乏輔助因子的情況下并未對軟骨細(xì)胞產(chǎn)生影響，說明微量的KGN 可通過外泌體獲得更高的療效，證明了KGN-BMSCExos 作為一種非細(xì)胞制劑治療OA 的優(yōu)勢［2］。

1.1.3 KGN 與TGFβ-3 協(xié)同促進(jìn)軟骨再生修復(fù)FAN 等［14］發(fā)現(xiàn)KGN 與TGF-β3可協(xié)同促進(jìn)MSCs 成軟骨分化，前者的作用與其抑制RUNX1降解有關(guān)，而后者與其對Smad3 的激活有關(guān)，免疫共沉淀分析證明此協(xié)同作用由p-Smad3 與RUNX1 在MSCs 細(xì)胞核內(nèi)相互作用所產(chǎn)生［14］。SHI 等［15］將KGN 與TGF-β3 和BMP-2 聯(lián)合應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)：KGN 明顯提高了MSCs 的增殖和成軟骨分化速度，且明顯降低了COL Ⅰ的表達(dá)［15］。有研究［10，16］在比較TGF-β3 和KGN 對人脂肪干細(xì)胞成軟骨分化的影響時發(fā)現(xiàn)： KGN 組X 型膠原（collagen X，COL X）表達(dá)水平明顯低于TGF-β3組，證明了KGN 對軟骨肥大的抑制，這可能與KGN 激活Smad2/3 通路，抑制Smad1/5/8 通路進(jìn)而抑制RUNX2 的表達(dá)有關(guān)，表明兩者的協(xié)同作用既可體現(xiàn)在TGF-β3 對KGN 促軟骨再生作用的提高又可體現(xiàn)在KGN 對TGF-β3 誘發(fā)軟骨肥大作用的抑制［4］。JING 等［17］發(fā)現(xiàn)：將KGN 的預(yù)處理與TGF-β3 的應(yīng)用結(jié)合起來不僅較兩者單獨應(yīng)用時明顯提高了hUCMSCs 成軟骨基因的表達(dá)，而且還明顯抑制了后者對骨化基因表達(dá)的提高，穩(wěn)定了軟骨細(xì)胞表型。進(jìn)一步使用c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）抑制劑和β-連環(huán)蛋白（β-catenin）激活劑進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：KGN 的預(yù)處理可以使MSCs 進(jìn)入一種JNK 磷酸化增加伴β-catenin表達(dá)下調(diào)的軟骨前體細(xì)胞狀態(tài)，然后在TGF-β3 的誘導(dǎo)下可通過激活JNK/RUNX1 通路，抑制β-catenin/RUNX2 通路在提高TGF-β3 促進(jìn)軟骨形成作用的同時抑制軟骨內(nèi)骨化的發(fā)生，從而對TGF-β3 誘導(dǎo)成軟骨分化作用產(chǎn)生雙重優(yōu)勢。

1.2 KGN 對軟骨和軟骨細(xì)胞的保護(hù)作用

JOHNSON 等［9］發(fā)現(xiàn)KGN 明顯抑制了在腫瘤壞死因子α 和抑瘤素M 刺激下軟骨細(xì)胞的NO 釋放量及軟骨外植體中糖胺聚糖（glycosaminoglycan，GAGs） 的釋放量。此外，關(guān)節(jié)內(nèi)注射KGN 后外周血中軟骨寡聚基質(zhì)蛋白（cartilage oligomeric matrix protein， COMP）水平的降低也證明了OA嚴(yán)重程度的下降［9］。研究［18］表明：KGN 可以保護(hù)由IL-1β 損傷后的軟骨細(xì)胞、新生軟骨和軟骨外植體。在IL-1β 存在的情況下，KGN 既可以通過降低含Ⅰ型血小板結(jié)合蛋白基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶 5 （a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 5，ADAMTS-5） 的表達(dá)抑制聚集蛋白聚糖（aggrecan）的分解，還可以通過抑制CD44 蛋白裂解將透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA） 和aggrecan 錨定在軟骨細(xì)胞表面。相反，KGN 對軟骨細(xì)胞特異性基因，如COLⅡ、aggrecan和Sox9 的表達(dá)無明顯影響，且僅可在IL-1β 存在時提高Smad1 的磷酸化，證明其對已分化軟骨細(xì)胞的保護(hù)作用主要體現(xiàn)在廣泛的抗降解作用而非促進(jìn)合成［18］。白細(xì)胞介素10（interleukin-10，IL-10）是一種體內(nèi)、體外典型的抗炎癥細(xì)胞因子，對炎癥反應(yīng)、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs） 的表達(dá)和破骨細(xì)胞的生成均具有抑制作用。研究［1］表明：KGN 可以通過增加IL-10 和金屬蛋白酶組織抑制因子3 的表達(dá)而抑制炎癥及MMPs 的表達(dá)，并可阻礙由RANKL 介導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化和激活，進(jìn)而減緩OA 的發(fā)展和軟骨的破壞，而IL-10 的增加與KGN 促進(jìn)調(diào)節(jié)T 細(xì)胞分化的作用有關(guān)。MOHAN 等［19］使用前十字交叉韌帶橫切術(shù)（anterior cruciate ligament transection，ACLT）構(gòu)建了大鼠膝關(guān)節(jié)OA 模型并于術(shù)后每周在關(guān)節(jié)內(nèi)注射125 μmol·L－1KGN，術(shù)后第3、6 和12 周使用磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）檢查發(fā)現(xiàn)KGN 抑制了軟骨基質(zhì)破壞及其生化改變；此外，血清COMP 和Ⅰ型膠原C 端肽（C-terminal telopeptide of typeⅠcollagen，CTX-Ⅰ）水平低于對照組，說明KGN 降低了軟骨和骨的轉(zhuǎn)換率。

1.3 KGN 對lubricin 表達(dá)和分泌的促進(jìn)作用

lubricin，也被稱為表層區(qū)域蛋白或蛋白多糖4（proteoglycan 4， PRG4），由PRG4 基因編碼，是一種由表層軟骨細(xì)胞和滑膜細(xì)胞分泌至滑膜液中的糖蛋白，位于軟骨表面，可以通過自我消耗性的邊界潤滑機制降低關(guān)節(jié)軟骨的摩擦磨損系數(shù)，對軟骨的穩(wěn)定起到重要作用［20-21］。研究［9］發(fā)現(xiàn)：KGN 可以通過促進(jìn)MSCs 的成軟骨分化提高軟骨細(xì)胞特異性蛋白lubricin 的合成。LIU 等［20］將KGN 與TGFβ1 和BMP-7 進(jìn)行組合后應(yīng)用于BMSCs，發(fā)現(xiàn)三者聯(lián)用時促進(jìn)lubricin 合成和分泌的作用最強，可產(chǎn)生協(xié)同作用，且KGN 的貢獻(xiàn)最為顯著；三者聯(lián)用組中c-Myc 和adamts-5 的表達(dá)明顯下降，證明了lubricin 水平的升高與合成的增加和分解的減少均有密切關(guān)聯(lián)。而后，該團(tuán)隊［22］將KGN 與軟骨細(xì)胞和BMSCs 聯(lián)合培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)該培養(yǎng)體系的軟骨形成作用明顯提高，而無需外源性細(xì)胞因子的介入；其中l(wèi)ubricin 表達(dá)的升高較COL Ⅱ和GAGs 具有延遲性，通過改變此培養(yǎng)基中2 種細(xì)胞的比例可以控制lubricin 高表達(dá)的時間進(jìn)而對不同類型軟骨缺損進(jìn)行時空調(diào)控。另外，此研究中KGN 的加入對已分化軟骨細(xì)胞中l(wèi)ubricin、COL Ⅱ和GAGs 的表達(dá)并無明顯影響。MIYATAKE 等［21］研究了KGN 對單層和微團(tuán)培養(yǎng)軟骨細(xì)胞及關(guān)節(jié)軟骨外植體表層軟骨細(xì)胞的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：KGN 雖然在與TGFβ-1聯(lián)用時提高了lubricin mRNA 表達(dá)水平，但對3 個體系中軟骨細(xì)胞以及單層培養(yǎng)滑膜細(xì)胞中l(wèi)ubricin蛋白表達(dá)水平并未產(chǎn)生影響。故該團(tuán)隊認(rèn)為：KGN 對細(xì)胞的影響可能與其成熟程度有關(guān)，隨著細(xì)胞的成熟與分化，KGN 的作用逐漸下降，這與DECKER 等［10］的研究結(jié)果一致。然而，DECKER 等［10］在KGN 處理的胚胎肢芽外植體中未能發(fā)現(xiàn)lubricin 的明顯表達(dá)，并認(rèn)為這與肢芽的年齡過小且缺乏驅(qū)化空化所需要的肌肉運動有關(guān)；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：Prg4-mCherry 報告基因小鼠的膝關(guān)節(jié)表層關(guān)節(jié)細(xì)胞在KGN 的刺激下于產(chǎn)后第2 天表現(xiàn)出強烈信號并在28 d 內(nèi)逐漸加強。這表明除細(xì)胞的成熟程度外，KGN 對細(xì)胞的作用可能還取決于供體的成熟和分化程度。

1.4 KGN 對軟骨下骨的保護(hù)和改建作用

除軟骨外，軟骨下骨也參與了OA 的起始和進(jìn)展。軟骨下骨由軟骨下骨板和下方的小梁狀骨組成，可通過運輸生長因子和細(xì)胞因子影響軟骨代謝。有研究［11］發(fā)現(xiàn)：OA 的發(fā)病機制與異常的骨重塑密切相關(guān)，而早期的OA 常出現(xiàn)軟骨下骨重塑的增加。目前，已有以軟骨下骨為靶點治療OA 的相關(guān)研究［19］報道。有研究［23］將微骨折術(shù)與術(shù)后關(guān)節(jié)內(nèi)注射KGN 結(jié)合起來治療兔關(guān)節(jié)軟骨全厚缺損，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：不僅透明軟骨含量得到明顯提高，軟骨下骨也得到適當(dāng)改建，改良O’Driscoll 組織學(xué)評分中軟骨下骨相關(guān)項目評分較對照組明顯升高。MOHAN 等［19］使用MRI 對脛骨和股骨軟骨下小梁骨進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)：OA 模型組骨體積分?jǐn)?shù)項中股骨內(nèi)、外髁和脛骨內(nèi)、外側(cè)的數(shù)值以及骨小梁數(shù)項中股骨外髁和脛骨內(nèi)側(cè)的數(shù)值均明顯下降，而KGN 的使用明顯抑制了這些數(shù)值改變，且MircoCT 定量分析也發(fā)現(xiàn)KGN 治療組中軟骨下骨板較對照組更為完整。WANG 等［11］發(fā)現(xiàn)KGN 可以通過激活A(yù)MPK-SIRT1 信號通路促進(jìn)BMSCs 的成骨分化。KGN 對AMPK-SIRT1 通路的激活降低了細(xì)胞內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）的水平并提高了細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶的表達(dá)，因而提高了BMSCs 的抗氧化特性，而抗氧化性有助于MSCs 的成骨分化，結(jié)合SIRT1 本身對BMSCs 成骨定向分化所起到的重要調(diào)節(jié)作用，證明了KGN對OA 軟骨下骨組織改建的潛能，有利于MSCs 在骨組織工程中的臨床應(yīng)用。

1.5 KGN 對OA 疼痛的緩解作用

JOHNSON 等［9］使用測痛儀檢測了關(guān)節(jié)內(nèi)注射KGN 對急性手術(shù)誘導(dǎo)大鼠OA 模型所產(chǎn)生痛覺的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1 μmol·L－1KGN 組較空白損傷組有顯著改善，且無明顯不良反應(yīng)。另有研究［1］發(fā)現(xiàn)：KGN 抑制了由碘乙酸鈉誘發(fā)的大鼠關(guān)節(jié)炎的疼痛反應(yīng)，提高了關(guān)節(jié)炎模型的縮足反射潛伏期、撤足閾值（paw withdrawal threshold， PWT）和承重能力。免疫組織化學(xué)分析顯示：KGN 降低了模型鼠背根神經(jīng)節(jié)（dorsal root ganglion， DRG）中降鈣素基因相關(guān)肽等疼痛因子的表達(dá)。此外，IL-10 基因敲除關(guān)節(jié)炎小鼠的PWT 較對照組下降，且DRG 的結(jié)構(gòu)受到破壞，體內(nèi)、體外實驗中KGN對IL-10 表達(dá)的提高作用，證明了KGN 對OA 疼痛的緩解是通過抑制炎癥反應(yīng)實現(xiàn)的。

2 KGN 在軟骨組織工程學(xué)中的應(yīng)用

2.1 納米級和微米級聚合物

為提高KGN 的溶解性和穩(wěn)定性，延長其在關(guān)節(jié)內(nèi)的存留時間并控制其釋放， 大量研究［7，14-15，24-32］選擇納米材料并以納米顆粒、納米纖維和納米管等形式作為KGN 的藥物運輸載體（表1），這些聚合物或直接用于關(guān)節(jié)內(nèi)注射，或與其他治療性細(xì)胞和（或）生物活性分子共同搭載于聚合物支架上用于修復(fù)軟骨缺損，均得到了較好的效 果。ALMEID 等［5］制備了3種載KGN納米顆粒，包括疏水帶負(fù)電的聚乳酸-羥基乙酸共聚物［poly（lactic-co-glycolic acid），PLGA］、親水帶正電 的PLGA-聚乙二醇［poly （ethylene glycol），PEG］和親水帶負(fù)電的PLGA-PEG-HA 納米顆粒，并對其理化性質(zhì)、懸浮穩(wěn)定性及KGN 釋放特點等方面進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：疏水的PLGA 粒徑最小，但懸浮穩(wěn)定性較好，載藥率可達(dá)47%但釋藥率最低，而其余2 種親水性納米顆粒粒徑較大，但載藥率僅為13%～16%，釋藥率較高且內(nèi)化作用強，證明了納米顆粒的表面功能化對其理化性質(zhì)、釋藥性和懸浮穩(wěn)定性等方面的影響，再結(jié)合疏、親水性顆粒與MSCs 之間會出現(xiàn)表面締合和內(nèi)化的差異現(xiàn)象，有助于KGN 納米載體的設(shè)計。

續(xù)表

除納米聚合物外，能延緩釋放、降低毒性并提高藥效的先進(jìn)微技術(shù)也在廣泛開展。MAUDENS等［33］將納米技術(shù)與微顆粒結(jié)合構(gòu)建了一種內(nèi)部嵌有直徑為320 nm 的KGN 納米晶體聚合物顆粒（KGNNPPs），顆粒直徑為13.81 μm，載藥率達(dá)31.5%，藥物釋放量可在超過90 d 內(nèi)保持在半數(shù)有效濃度（EC50）以上。此外，顆粒的基質(zhì)由聚乳酸-Cy7 構(gòu)成，可用于活體熒光定位。SUN 等［34］使用PLGA包載KGN 形成微球，并將其搭載在COL/CHI/HA 多孔支架上，通過調(diào)節(jié)微球大小和透明質(zhì)酸鈉（hyaluronic acid sodium， HAS）的含量， 可 使KGN 在21 d 內(nèi)累計釋放率超過90%。另有研究［35］將PLGA-KGN 微球及包含TGF-β1 的納米顆粒搭載于表層為COL/CHI/HAS， 過渡層為COL/CHI/絲素蛋白的雙層多孔支架上，對軟骨缺損也起到了極佳的修復(fù)效果。

2.2 水凝膠

目前，多種聚合物制成的水凝膠因可提供高含水量的三維微環(huán)境而有利于MSCs 在生物活性分子誘導(dǎo)下進(jìn)行成軟骨分化和軟骨再生，且水凝膠已作為治療性細(xì)胞和藥物載體用于關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)［6，14］。LI 等［36］合成了一種PLGA-PEG-PLGA溫敏性三嵌段式水凝膠用于聯(lián)合搭載KGN 及BMSCs 修復(fù)軟骨缺損，KGN 物理混合于其中，196 h 可累計釋放約42.2%。此凝膠含量為20 wt%時的臨界成膠溫度為31 ℃，低于正常體溫，在37 ℃下的平均儲能模量可達(dá)1.018 kPa。對兔膝關(guān)節(jié)全層骨軟骨缺損模型的研究［36］發(fā)現(xiàn)：Gel/KGN/BMSCs 組表現(xiàn)出了最佳修復(fù)效果，應(yīng)用12周后即可完整修復(fù)缺損，且再生軟骨的機械性能與正常軟骨相似。WANG等［37］將搭載了KGN 的PLGAPEG-PLGA 溫敏性水凝膠應(yīng)用于兔膝關(guān)節(jié)ACLT模型，3 周后發(fā)現(xiàn)KGN 組的軟骨修復(fù)效果最好且關(guān)節(jié)炎癥最輕。LEE 等［38］將扁桃體來源的MSCs、KGN 及由RGD 包被的層狀雙氫氧化物共同結(jié)合于PEG-聚（L-丙氨酸）-聚（L-天冬氨酸）嵌段式水凝膠中構(gòu)成了一種新型2D/3D 納米復(fù)合物系統(tǒng)，該系統(tǒng)于37 ℃成膠，儲能模量達(dá)750～820 Pa，可持續(xù)釋放KGN超過21 d。針對軟骨和軟骨下骨在細(xì)胞類型與基質(zhì)組成方面的差異，有研究［39］設(shè)計了可良好結(jié)合并形狀可調(diào)的光交聯(lián)雙相水凝膠，其上、下層組成不同，可同時應(yīng)用于軟骨缺損及軟骨下骨缺損中。該水凝膠軟骨層的壓縮模量可達(dá)（62.7±7.3） kPa，由丙烯酸異氰乙酯修飾的β-環(huán)糊精（β-cyclodextrin， β-CD） 及甲基丙烯酰HA構(gòu)成，KGN 可通過主客體作用搭載于前者的疏水腔內(nèi)；且HA2CD2組中KGN 在24 d 內(nèi)的釋放量可從42%累計至88%，而在修飾的β-CD 含量提高的HA2CD4組中，KGN 在28 d 內(nèi)的釋放量從25%增至80%，較前者有所延遲；對兔骨軟骨交界缺損的實驗結(jié)果表明：該雙相水凝膠可通過部位特異性方式高效修復(fù)骨軟骨缺損，為生物材料在組織修復(fù)中的應(yīng)用提供了新的化學(xué)方法。此前，XU 等［6］利用主客體作用制備了由丙烯酰β-CD 及甲基丙烯酰明膠組成的光交聯(lián)水凝膠，KGN 搭載于β-CD的部分疏水腔內(nèi)，可以穩(wěn)定且速度持續(xù)地釋放28 d，且該膠體內(nèi)較弱的主客交聯(lián)有助于內(nèi)源性成骨細(xì)胞修復(fù)軟骨下骨。

2.3 其他聚合物支架

有研究［40］使用PGS 和聚癸二酸丙二酯制備了一種形狀記憶型支架，KGN 共價交聯(lián)于其中，支架孔隙率可達(dá)（90±2）%，壓縮模量為（0.30±0.03） kPa，12 周KGN 的累計釋放率可達(dá)（76±2）%。該支架的形狀記憶性可使其由初始形態(tài)在高溫下被加工成高度壓縮態(tài)，室溫下臨時壓縮態(tài)穩(wěn)定，而微創(chuàng)植入體內(nèi)后可在體溫下恢復(fù)至初始形態(tài)，形狀回復(fù)率和形變固定率可達(dá)97%和98%，降低了支架植入時造成的組織損傷；體內(nèi)實驗證明：該支架可招募內(nèi)源性MSCs，無需外源性生長因子或種子細(xì)胞即可促進(jìn)軟骨修復(fù)，且所形成組織與正常軟骨組織相似。另有研究［41］制備了一種含有氨基的聚醚酯氨酯脲基［poly （ether-esterurethane） urea-amino， PEEUUN］ 支架，共價交聯(lián)搭載KGN，支架孔隙率達(dá)（83.7±3.3）%，楊氏模量為（7.47±0.12）kPa，在31 d 內(nèi)KGN 累計釋放率約42%。該支架彈性較好，可以承受60%的壓縮應(yīng)變，壓力釋放后可恢復(fù)至初始形狀。對兔膝關(guān)節(jié)全厚軟骨缺損進(jìn)行體內(nèi)實驗結(jié)果顯示：12 周后PEEUUN-KGN 組修復(fù)質(zhì)量最高，且缺損邊緣和底部與正常組織融合良好。

3 結(jié) 語

綜上所述，KGN 可以在多個方面延緩及治療OA。此外，采用物理結(jié)合或化學(xué)交聯(lián)的方法將KGN 搭載于多種聚合物載體上也為OA 的軟骨組織工程學(xué)治療創(chuàng)造了更為理想的條件。雖然沒有相關(guān)臨床試驗，但已有研究［3］使用OA患者的BMSCs 和骨軟骨外植體模擬體內(nèi)微環(huán)境，結(jié)果顯示：KGN 促軟骨再生作用顯著并對肥大性分化無明顯影響。然而，如何利用KGN 的旁分泌機制以克服目前基于細(xì)胞治療OA 的局限性以及如何對4-ABP 和KGN 進(jìn)行化學(xué)修飾以避免其潛在毒性并提高藥效等問題仍需更為深入和詳細(xì)的研究來解決，以期使KGN 能夠最大限度地應(yīng)用于OA 的臨床治療。