膝關節軟骨在成年後即失去修復及再生能力?

文章發表:2017/01/03

黃浥暐

壹、議題概要*

膝關節損傷折磨許多運動員與退化性關節炎患者,根據近來研究顯示,軟骨不像硬骨斷裂能夠復原,其可能永遠無法再生或痊癒。

哥本哈根大學(Københavns Universitet)研究團隊追蹤碳-12放射性同位素:碳-14,於膝關節軟骨內的含量,以推定其生成時間後發現,一般來說,碳-14在生物體內常與碳-12維持固定比率,但生物體與二氧化碳的交互作用,會促使碳-14在生物體內含量隨大氣波動而變化。1950年代地面核彈試爆,空氣中碳-14含量急驟上升,導致1950~1963年之間新合成的膝關節軟骨組織成份分析結果,表現出含有較高比率的碳-14之現象。1963年由於明訂條約禁止核子試爆後,氣中碳-14含量開始急速下降。

現行的篩檢皆無法區別活菌跟死菌,如果能區別的話,對治療會有很大的幫助,醫生可以快速從痰液判斷用藥是否有效,使抗生素的使用能更加精準,避免抗藥性問題的產生。此種篩檢法已在南非測試,如果成功的話,將能使結核菌篩檢更簡便效廉,降低肺結核擴散速度,同時使抗生素使用更加精準,也能降低結核菌發生抗藥性的機率備合成膠原蛋白能力。過去研究也曾在退化性關節炎病患身上偵測到膠原蛋白合成增加的現象,且從而推測此為病患患處之自我修復機制所致。哥本哈根大學的研究則推翻了退化性關節炎病患患處的自我修復機制假設,意即成人即使於受力最大處的軟骨組織,也不會形成任何膠原蛋白增生之現象。

雖有諸多研究致力於試圖讓膝蓋軟骨增生,如注射幹細胞、放入健康軟骨薄片等,但截至現今卻未有成功案例,對此情形專家、學者們目前提出的共識為,執行膝蓋軟骨之良好保護與避免其損傷,才是避免膝關節損傷與退化性關節炎之最佳方法。

貳、討論與分析

碳-14屬於穩定態碳-12之同位素,其帶有微量輻射,半衰期為5730年。碳-14主要由宇宙射線撞擊大氣層高空的氮原子而產生。在大氣層高空形成的碳-14很快會氧化成二氧化碳(14CO2),並與12CO2混合於大氣中。而植物藉由光合作用以吸收大氣中二氧化碳,並合成自身組織;動物則透過攝食植物之後,讓碳-14進入食物鏈,導致動物組織也含有碳-14。碳-14的測定,是考古學家常運用並判斷化石定年之方式,此是因生物死亡後便停止與外界碳的交換,且形成一封閉系統,故而遺骸中的碳-14將逐漸衰變、減少,因此可根據碳-14殘存量與半衰期之關係,以回推生存年代。1此篇研究,主要是利用碳-14從大氣中進入人體,並透過生化反應合成新組織之原理,配合1950~1963年間頻繁的地面核子試爆歷史事件,提出假設,認為地面核子試爆情形增加後,是否會因此造成碳-14以非自然狀態於大氣中急速上升,且又因禁令導致其快速下降,從而促使當時所有生物體中的碳-14含量變化。此研究基於當時生物體內新合成組織,將攝入高於一般狀態下的碳-14之概念,且應包括本次研究對象,亦即人類的關節軟骨

關節軟骨,若從建築學的簡單概念做比喻,其就像是由第二型膠原蛋白作為鋼筋,而以葡萄糖胺聚合醣(glycosaminoglycans, GAG)作為水泥基質(matrix)所建構組成。關節軟骨常因臨床上受傷後難以痊癒,以及越來越多人罹患退化性關節炎而備受關注。然而,從醫學研究的視角來說,只需觀察生物體何時停止長高,就可推估硬骨停止發育的時間,或是從硬骨斷裂後的癒合時間,也能被視為評估硬骨成長之方法,但就軟骨來說,其在生物體的生命期之生長、修復以及再生活動卻相對成謎。簡單來說,此一研究探討1950~1963年間的受試者之軟骨若具有較高量的碳-14表現,其可能具有關節軟骨新合成現象,此只需比對受試者當時的年齡,便可推測其在幾歲時軟骨具有能力合成;另一方面,假如受試者的碳-14表現沒有增加情形,則表示當時其關節軟骨並無新合成活動。此研究結果顯示,在1950~1963年間有合成活動的軟骨組織皆來自於當時未成年受試者,而對於成人是否罹患退化性關節炎,膠原蛋白表現則皆未發現有新合成活動,這些結果將影響臨床治療策略。

退化性關節炎屬於慢性發炎性疾病,主要病因為關節軟骨長期受力導致磨損與破裂,促使其作為緩衝墊的功能失效,並讓關節上下骨頭發生摩擦現象,造成周邊組織發炎,從而引起疼痛、腫脹、活動範圍降低,甚至是骨刺形成。與所有的退化性疾病相同,退化性關節炎亦逐漸隨著老年人口增加,而在全世界漸漸普及,臺灣自然也不例外。一般坊間最為人知的改善退化性關節炎相關產品,即是「維骨力」與「固樂沙敏」,主要成分為葡萄糖胺與軟骨素,此是基於一種補充軟骨成分,藉此強化關節之概念。然而,根據美國國家衛生研究院(National Institutes of Health, NIH)資助的4年臨床試驗報告指出,服用這些成分不僅對軟骨並無任何強化作用,甚至可能連緩解疼痛的效果也「與安慰劑無顯著差異」2。也有患者選擇以定期注射玻尿酸方式,試圖改善退化性關節炎,此一原理為補充關節液,以提高潤滑度降低不適感;注射玻尿酸改善退化性關節炎之療程約為3~5次,以每週注射一次為限,每次注射需約花費數千元。但療效只能持續數月之久,此外,這也不是人人皆能產生改善效果。近來市面上更多了施打PRP(Platelet-Rich Plasma)之方法,PRP即「高濃度血小板血漿」,因其含有多種生長因子,因此被認為可促進組織修復與再生之功能。施打方式,是先從患者身上抽取10~15ml血液,藉由離心與純化處理之後,取得富含血小板之血漿,再將其注射至病人關節內。而不同醫療院採取之收費標準亦有差異,但注射一劑約要花費上萬元,同時完整療程可能必須耗費十幾萬元3。現有諸多醫療院大肆宣稱:PRP療法可使「關節回春」、「軟骨修復」,甚至有醫美診所利用此療法宣傳,其可讓「皮膚膠原蛋白再生」。然而,這些備受渲染的神奇效果背後的真相,真的有足夠的證據支持與證明嗎?

資訊爆炸充斥的現代社會中,要分辨什麼是正確的知識越來越困難,針對此一議題實證數據的支持,我們選擇透過公信力較高,且符合醫界認可標準之文獻,加以探討,如美國骨科醫學會(American Academy of Orthopaedic Surgeons)在2013年發布最新版的《退化性膝關節炎治療指引》(Treatment of Osteoarthritis of the Knee)(第二版)中指出,使用含葡萄糖胺與軟骨素,或施打玻尿酸以治療退化性膝關節炎等措施,皆被列為高度「不推薦」(cannot recommend)之療法。而對於PRP療法,目前則「未有結論」(inconclusive)4。一旦未來有更多支持性實證研究數據認同「成人軟骨無法合成新的膠原蛋白,亦即其失去了修復與再生的能力,導致任何損傷都具不可逆性」之假設,此雖對眾多病患而言,是個壞消息,但從反面論述來說,或許也可省下一些試圖讓軟骨增生,最終卻徒勞無功之方法,並且可直接採取其他治療策略。

儘管已有公認國際準則,同時也有許多研究期刊提供客觀數據之結論實證,但準則依舊可能被修改,期刊論觀點也會被推翻,從支持某項論點的研究背後進行探討,其必定具有諸多反證論點,透過正反兩面的論點,以實驗數據為基準進行相戶論證,才能逐漸將獲得趨近真相之實證。因此,即使是具多年臨床經驗之醫療人員,面對許多醫療決策時,往往依舊猶豫再三,試圖找出最適當的醫療措施,並加以執行。然近來臺灣有許多療法或保健產品每每於證據不充分之情況下,被急急擺上檯面,其絕大多數以簡化與誇大的療效包裝,透過「專家」的背書,再選擇性得引用有利之論文以擴大解釋,此舉經常導致不具醫療專業之民眾因信任「科學」而發生輕信行為。病急亂投醫,是人性無可避免的盲點,民眾應建立正確的醫療觀念,再配合政府加強立法管制之策略實施,才能有效解除臺灣處處是專家,人人皆能開處方之醫療亂象。

參、延伸閱讀

  1. 江鴻生、江清泉,關節軟骨損傷之修補,台灣醫學,13卷6期,2009年11月,585-592頁。
  2. 張至宏、陳佳君、林峰輝、劉華昌、方旭偉,幹細胞於關節軟骨組織工程之新進展,台灣醫學,13卷5期,2009年9月,488-494頁。
  3. 黃美月,富含血小板血漿在抗老回春的臨床應用,臺灣醫界雜誌,55卷7期,2012年7月,16-17頁。
  4. 陳思佳,打玻尿酸治老人關節退化,有效嗎?健保有付嗎?醫改季刊,53期,2013年4月,4-5頁。
  5. 江鴻生,膝關節骨科醫學與微創手術,台灣醫學,19卷1期,2015年1月,30-35頁。

註釋

  • Mitch Leslie, Why Knee Injuries Often Don’t Heal, SCIENCE, 06/07/2016, http://www.sciencemag.org/news/2016/07/why-knee-injuries-often-don-t-heal 返回內文
  1. 參見http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/cardat.html 返回內文
  2. See Glucosamine/Chondroitin Arthritis Intervention Trial (GAIT), https://nccih.nih.gov/research/results/gait 返回內文
  3. 許文蔚,維骨力真能保骨本?,康健雜誌,76期,2005年3月,http://m.commonhealth.com.tw/article/article.action?nid=64985;李宜芸,PRP、玻尿酸……我該用肌肉、關節的另類療法嗎?,康健雜誌,177期,2013年8月,http://m.commonhealth.com.tw/article/article.action?id=5050976 返回內文
  4. AMERICAN ACADEMY OF ORTHOPAEDIC SURGEONS, TREATMENT OF OSTEOARTHRITIS OF THE KNEEEVIDENCE-BASED GUIDELINE 19-24 (2nd ed., 2013). 返回內文

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