科普 | 干细胞改善关节软骨损伤，缓解膝关节疼痛
科普 | 干细胞改善关节软骨损伤，缓解膝关节疼痛
干细胞治疗是近年来医学领域的重要突破之一，尤其在组织修复和再生方面展现出巨大潜力。其中，间充质干细胞（MSC）因其独特的生物学特性，成为治疗关节软骨损伤的理想选择。本文将为您详细介绍干细胞治疗关节软骨损伤的科学原理、临床应用及未来展望。
间充质干细胞（MSC）可来源于各种组织如骨髓，脂肪或脐血。这些细胞有能力在体外增殖和分化成一系列组织，包括成骨细胞，软骨细胞，脂肪细胞，心肌细胞和血管细胞。由于这种能力，间充质干细胞为组织再生领域的研究和临床用途提供一个广阔前景。
关节软骨损伤很难治愈
人体内软骨有三种类型：
- 关节软骨（articular cartilage，又称透明软骨，覆盖在关节表面）；
- 纤维软骨（如半月板，椎间盘）；
- 弹性软骨（如外耳廓）。
正常关节软骨表面光滑，呈现蓝白色，软骨细胞分泌合成的软骨基质和软骨基质的降解保持平衡，使得关节软骨光滑有弹性，可发挥保护、减轻震荡和减少摩擦等重要生理作用。关节软骨，俗称“脆骨”，关节部位白白的那一层很薄的“骨头”就是关节软骨，人的关节也被这一层软骨覆盖。
随着高能、高速创伤不断增多和人口老龄化加速，关节软骨损伤和退变的患者日益增多。关节软骨损伤的治疗是骨科领域一个难题，因为关节软骨无神经、血管及淋巴组织，自我修复能力极其有限。
由于关节面有透明软骨覆盖，透明软骨一旦损伤，可引起关节的僵硬、不稳和疼痛，加速关节退变，导致骨关节炎的发生，当关节软骨损伤后发展到最终末期就会形成骨关节炎，又称“老年性关节炎”。
关节软骨损伤传统治疗手段不理想
关节软骨损伤是运动爱好者及运动员的常见疾病。在超过60岁的人群中，80%以上在膝关节可见骨关节炎X线征象，50%被疼痛困扰。美国软骨损伤患者每年约4300万，治疗软骨损伤及并发症医疗费用约耗资640亿美元。
关节软骨损伤对人类健康带来极大危害，加重了社会医疗的负担。关节软骨的损伤可以是急性创伤所致，也可以是慢性退变的结构。关节软骨没有血管供应，所以一旦发生急性浅层软骨损伤，往往很难治愈。
对于已经进展至骨性关节炎的病人，传统治疗采用方法是：非手术治疗+手术治疗。
非手术治疗方式包括：物理治疗，改变生活方式（如减轻体重，减少关节活动），口服或注射药物（如止痛药物、软骨保护药物等）。
手术治疗方式包括：截骨矫形及关节置换。
非手术治疗时间长，且只能起到暂时缓解疼痛的作用，而手术治疗后关节假体有使用年限，超过使用期限还需再手术更换假体，平时还需注意关节使用程度和频率，也不能从事体力劳动，治疗效果可想而知。
干细胞疗法治疗关节软骨损伤作用机制
近年来随着科技的发展，间充质干细胞疗法给软骨修复带来福音。干细胞疗法治疗关节软骨损害已成为国内外学者共同研究的热点。
作为关节软骨治疗的理想种子细胞，间充质干细胞疗法在治疗关节软骨的四种作用机制：
- 干细胞强大的自我更新、增殖能力及分化潜能，可替代受损软骨细胞；
- 通过旁分泌和自分泌合成多种生物活性分子如胰岛素样生长因子（IGF）—Ⅰ、转化生长因子（TGF）－β、血管内皮生长因子（VEGF）等，激活细胞和血管再生途径，对软骨起到营养作用；
- 归巢性，在体内微环境作用下主动迁移至软骨缺血或受损部位进行修复重建；
- 免疫抑制和抗炎作用，即表达主要组织相容性复合体（MHC）— I而逃避宿主免疫清除，并通过抑制T淋巴细胞活性和抑制自然杀伤细胞分化实现抗炎作用。
干细胞疗法在关节软骨损伤方面的临床研究
临床试验1：膝关节内注射ADSC（SVF）和PRP治疗骨性关节炎（J Transl Med，2017）
对10例患者关节腔内注射脂肪来源基质成分ADSVF和PRP，治疗后2年检测结果，WOMAC评分也得到改善，60%的病人的软骨体积增加。
治疗后（b）比治疗前（a）的软骨厚度增加。
注：两条白色长度表示厚度
临床试验2：成人间充质干细胞经关节内注射到膝关节（J Bone Joint Surg Am，2014）
对55例部分关节切除患者进行关节腔内注射间充质干细胞，通过VAS及self-Lysholm评估：关节疼痛得到缓解，关节功能改善；随访1年，MRI检测发现半月板体积显著增加。
未来展望
随着组织工程等学科的迅猛发展，使得间充质干细胞疗法治疗关节软骨损伤成为了可能。在未来基础科学以及临床科学的研究中，干细胞疗法治疗关节软骨损伤前景广阔。