張爽　劉石　汪宇峰　呂嬋　李保玲　王萍　叢軍　朱志強(qiáng)

【摘 要】 半月板在維持膝骨關(guān)節(jié)正常功能方面具有重要作用，能夠吸收沖擊、穩(wěn)定關(guān)節(jié)、提供營養(yǎng)。半月板自我愈合能力非常薄弱，一旦發(fā)生損傷，只能依靠部分切除或全切除手段進(jìn)行修復(fù)，而傳統(tǒng)切除術(shù)又會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)受力發(fā)生改變，進(jìn)而增加早期骨關(guān)節(jié)炎發(fā)展的可能性。雖然當(dāng)前僅進(jìn)行有限的相關(guān)研究，但間充質(zhì)干細(xì)胞為修復(fù)人膝骨關(guān)節(jié)半月板損傷的一種潛在治療方法。文章總結(jié)了間充質(zhì)干細(xì)胞在人類疾病中的應(yīng)用，并證實(shí)移植了間充質(zhì)干細(xì)胞患者的癥狀得到緩解。

【關(guān)鍵字】 骨關(guān)節(jié)炎；間充質(zhì)干細(xì)胞；半月板損傷；關(guān)節(jié)軟骨

膝骨半月板為雙凹盤狀纖維軟骨結(jié)構(gòu)，能夠穩(wěn)定關(guān)節(jié)軟骨、提供營養(yǎng)并吸收沖擊[1]。一般分為

3個(gè)區(qū)：白區(qū)（內(nèi)部1/3處，非血運(yùn)期）、紅-白區(qū)（相對(duì)于中部，由紅區(qū)毛細(xì)血管終末支供血）、紅區(qū)（血運(yùn)區(qū)，具有豐富血管）。半月板缺少血管，血液供應(yīng)差，營養(yǎng)主要由關(guān)節(jié)內(nèi)滑液供給，因而，半月板損傷難以自愈。而臨床上較多應(yīng)用的部分或整體切除半月板手段，不僅擾亂膝骨內(nèi)平衡，同時(shí)增大早期骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）發(fā)生的危險(xiǎn)[2-3]。

作為一種新型治療模式，間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）成為修復(fù)半月板損傷臨床研究的熱點(diǎn)。因其具有多潛能分化的特性，可同時(shí)向纖維軟骨和關(guān)節(jié)軟骨分化，且有強(qiáng)大的增殖能力，因而備受研究者的青

睞[4-5]。大量研究已經(jīng)發(fā)表在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，關(guān)注MSCs在關(guān)節(jié)軟骨損傷修復(fù)的潛在治療能力。PAK等[6]將體外擴(kuò)增的骨髓MSCs經(jīng)由關(guān)節(jié)腔注射入患有膝關(guān)節(jié)退行性疾病的46歲男性患者體內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，關(guān)節(jié)軟骨得到顯著性再生。PAK等[7]報(bào)道了2例OA患者通過關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射非擴(kuò)增脂肪來源干細(xì)胞（ASCs），最終通過MRI評(píng)估得出結(jié)論，半月板纖維軟骨體積得到顯著增加。雖然2項(xiàng)研究均證實(shí)不同組織來源MSCs可重建半月板軟骨，然而上述研究均沒有提及半月板損傷的修復(fù)，因?yàn)橹亟ò朐掳遘浌遣灰欢ㄐ枰迯?fù)半月板損傷，因而，尋找能夠修復(fù)半月板損傷及改善癥狀的MSCs治療方案尤為重要。目前，只有一少部分研究者能夠檢測MSCs在患者體內(nèi)修復(fù)半月板損傷的相關(guān)

情況[8]。

1 MSCs的特性及來源

MSCs被稱為多潛能干細(xì)胞，最早于1987年在骨髓組織中被發(fā)現(xiàn)并成功分離，能夠從骨髓、滑膜及脂肪等多種組織中獲得。MSCs可分化為多胚層多類型細(xì)胞，如外胚層的神經(jīng)細(xì)胞、上皮樣細(xì)胞等，中胚層的脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、骨細(xì)胞等，內(nèi)胚層的胰島素分泌細(xì)胞、肝樣細(xì)胞等[9]。因其取材簡便、來源廣泛、操作簡單而成為臨床疾病治療首選。MSCs主要通過如下機(jī)制發(fā)揮治療作用：可定向歸巢到損傷部位；可分化為不同細(xì)胞類型；能夠分泌為多種細(xì)胞因子，參與免疫反應(yīng)；具有免疫抑制特性[10]。骨髓為成體MSCs最受歡迎的資源之一，骨髓干細(xì)胞已被廣泛應(yīng)用于大量體內(nèi)及體外研究中。然而，因新分離的人骨髓干細(xì)胞數(shù)量非常低（少于0.01%總的有核細(xì)胞）且移植損傷部位后仍保持成骨細(xì)胞特性等缺點(diǎn)，因此，嚴(yán)重限制其在修復(fù)疾病損傷的應(yīng)用。

脂肪組織為MSCs的另一種資源，可通過吸脂手術(shù)輕松獲得。相同體積下，脂肪組織包含更多的MSCs[11]。因脂肪組織中干細(xì)胞數(shù)量巨大，不需要進(jìn)行細(xì)胞擴(kuò)增便可滿足重建要求的優(yōu)點(diǎn)[6-7]，脂肪組織來源MSCs可有效用于重建OA患者的關(guān)節(jié)軟骨[6]。

膝骨關(guān)節(jié)滑膜也可作為潛在的MSCs資源，能夠增加半月板損傷后滑液中MSCs[12]，自體滑膜MSCs能夠用于修復(fù)軟骨損傷。當(dāng)前，只有1例臨床研究利用三維組織工程支架將人來源滑膜MSCs用于修復(fù)軟骨損傷，該研究于2015年3月完成[13-14]。

上述研究更為有力地證明了MSCs在半月板損傷修復(fù)和重建中的重要意義。

2 半月板損傷的分類

半月板損傷可分為多種模式及類型，如縱向垂直、水平垂直、放射狀等[15]。根據(jù)其損傷的分型可分為3級(jí)：Ⅰ級(jí)表現(xiàn)為半月板內(nèi)點(diǎn)狀、圓形，稍高信號(hào)；Ⅱ級(jí)較Ⅰ級(jí)信號(hào)范圍大，但危及關(guān)節(jié)面；Ⅲ級(jí)伴有半月板形狀改變[16]。在人們意識(shí)到治療膝骨關(guān)節(jié)會(huì)造成早期OA的不良反應(yīng)之前，所有半月板損傷均通過切除手術(shù)進(jìn)行修復(fù)。即使部分切除半月板，也只有少數(shù)情況能夠改善損傷膝骨關(guān)節(jié)處癥狀，并伴隨不良反應(yīng)[17]。

關(guān)于MSCs用于半月板損傷修復(fù)的替代治療，不同級(jí)別半月板損傷是否會(huì)產(chǎn)生不同的修復(fù)效果仍是未知的。不同類別半月板損傷可能需要不同的治療方法，如干細(xì)胞注射量的差異，干細(xì)胞移植后關(guān)節(jié)處固定時(shí)間上的差異或損傷處可能需要伴隨部分半月板的切除。

3 MSCs在人半月板損傷疾病的應(yīng)用

當(dāng)前，只有少量研究能夠評(píng)估MSCs在半月板損傷疾病中修復(fù)的應(yīng)用。2013年P(guān)AK等[18]對(duì)

32例半月板損傷患者皮下注射膠原蛋白酶處理自體脂肪后獲得的由血管基質(zhì)片段（SVF）、富血小板血漿（PRP）、透明質(zhì)酸及氯化鈣組成的ASCs混合物，經(jīng)由視覺模擬評(píng)分法（VAS）、功能性評(píng)級(jí)系數(shù)及MRI評(píng)估后得出結(jié)論，半月板損傷癥狀可通過如上治療方式得到緩解。

2014年VANGSNESS等[8]對(duì)55例部分關(guān)節(jié)切除患者進(jìn)行關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射MSCs的研究，實(shí)驗(yàn)組患者注射同種異體MSCs，對(duì)照組患者注射透明質(zhì)酸鈉。通過VAS及self-Lysholm評(píng)估后得出結(jié)論，損傷癥狀得到緩解，1年MRI的追蹤檢測證實(shí)經(jīng)過MSCs治療的患者半月板體積顯著增加。

2014年P(guān)AK等[19]開展了關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射自體ASCs的研究，其中ASCs以SVF、PRP、透明質(zhì)酸和氯化鈣組成混合物的形式注射，混合物在移植當(dāng)天注射到患者關(guān)節(jié)內(nèi)，其后，患者分別在接受細(xì)胞移植后的3，7，14，28 d繼續(xù)進(jìn)行PRP和氯化鈣的注射，最終使得1例32歲女性半月板損傷患者的軟骨得到重建。

2016年WHITEHOUSE等[20]對(duì)5例無血管半

月板損傷患者進(jìn)行干細(xì)胞為手段的治療，自體骨髓MSCs接種在膠原包被的支架上，人MSCs—膠原—支架被移植到5例患者的半月板損傷處。追蹤

24個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)上述患者癥狀均得到顯著性改善，其中3例癥狀消失，半月板損傷徹底治愈，而另外2例由于移植15個(gè)月后損傷癥狀仍未得到改善，需要接受后續(xù)半月板切除手術(shù)，上述患者均未發(fā)生不良反應(yīng)[20]。

4 MSCs修復(fù)半月板損傷的機(jī)制

MSCs能夠抑制T細(xì)胞增殖及低水平表達(dá)主要組織相容性復(fù)合物（MHCⅠ、MHCⅡ），血管細(xì)胞黏附因子（VCAM-1），能夠多潛能分化、參與旁分泌過程進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)[21-22]。MSCs注入膝關(guān)節(jié)后黏附在損傷半月板表面，為軟骨提供營養(yǎng)并分泌生長因子、細(xì)胞因子，能夠促進(jìn)內(nèi)生生長，促進(jìn)祖細(xì)胞自我增殖，抑制軟骨凋亡，能夠在體內(nèi)歸巢、存活、分化為軟骨細(xì)胞，能夠產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)及表達(dá)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白collagenⅠand Ⅱ，促進(jìn)半月板組織的重建，改善半月板[23]。

5 展 望

當(dāng)前，僅有少數(shù)幾例MSCs成功治療人半月板損傷的研究被報(bào)道。因而，在這種治療方法進(jìn)一步應(yīng)用前，許多問題亟待解決。①需要開展更多關(guān)于人的研究，需要對(duì)比分析多種不同來源MSCs的治療效果，需要開展不同等級(jí)半月板損傷的治療研究。②MSCs治療半月板損傷的機(jī)制仍不清晰，例如干細(xì)胞注射后帶來的分泌因子及營養(yǎng)的效應(yīng)[24-25]，干細(xì)胞注入關(guān)節(jié)腔后分化及遷移機(jī)制[26-27]，以及上述2種機(jī)制的結(jié)合。MSCs分泌多種細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子及外來因子[28-29]。上述因子對(duì)于祖細(xì)胞的生長具有重要意義。另外，一些數(shù)據(jù)表明移植后的干細(xì)胞能夠遷移到組織中并分化為組織特異細(xì)胞[30]。③MSCs注射到關(guān)節(jié)腔后發(fā)生的改變需要進(jìn)一步研究。臨床研究顯示，膝骨關(guān)節(jié)注射的MSCs僅存留在關(guān)節(jié)中[31]，最終MSCs在關(guān)節(jié)中的走向仍未知，MSCs有可能存在于關(guān)節(jié)中，貼在病變部位上，也有可能整合到靶向組織中，延長它們的存活[32-33]。然而，當(dāng)分泌不同營養(yǎng)因子后，未整合到組織中的MSCs可能會(huì)慢慢的被去除。適當(dāng)?shù)膸в杏行?duì)照治療臨床研究方案的設(shè)計(jì)對(duì)于精準(zhǔn)地評(píng)估MSCs重建半月板損傷非常必要。

6 總 結(jié)

綜合性的論述證實(shí)MSCs具有先天性的治療潛能，能夠直接或非直接地用于軟骨重建，因此，能夠潛在地治療半月板損傷并成為一種新型治療方法。半月板組織為一種重要的結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)橄ス翘峁┓€(wěn)定性、緩解沖擊力，為關(guān)節(jié)半月板帶來營養(yǎng)。然而，一旦膝骨發(fā)生損傷，關(guān)節(jié)切除術(shù)為主要手段的治療方法會(huì)誘發(fā)早期OA。使用MSCs的重建治療能夠提供一種不會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷膝骨關(guān)節(jié)出現(xiàn)OA的方法，對(duì)半月板損傷癥狀的緩解具有重要意義。

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收稿日期：2017-10-12；修回日期：2018-01-16