临床发现,干细胞移植通过生成多种生长因子改善软骨损伤

2021
03/16

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杭吉泰迪干细胞
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近年关于软骨组织工程的研究有显著和持续的增长,而外周血来源间充质干细胞有其成软骨优势

软骨损伤是一种在世界范围内高患病率和致残的损伤。 增龄、肥胖、劳损、创伤、关节先天性异常、关节畸形等诸 多因素可引起慢性退行性关节疾病,如骨关节炎、类风湿关 节炎,导致人体大关节(髋关节、膝关节、肘关节)的软骨全层退化,最终导致患者关节活动严重受限和生活。

背景:随着近年组织工程技术应用到软骨修复研究领域,问充质干细胞作为一种具有自我更新、增殖能力强、产生克隆细胞群、多向分化等特点的成体干细胞,是软骨修复理想的种子细胞,而外周血源性间充质干细胞具有取材方便、创伤小等优点,已成为目前该领域的研究热点。

随着研究的进行,外周血来源间充质干细胞也进行了体内外 的动物实验与人体相关试验,取得了积极的研究成果,见表1。

动物实验

相关实验主要包括3方面的应用:同种同体移植、同种异体移植与异种移植。

自体注射:SPAAS等从1匹5岁龄的患有骨关节炎的马外周血中分离提取出外周血间充质干 细胞,经过体外培养后注入其骸关节,通过视觉步态评估和 客观的压力板分析,结果证实了外周血来源间充质干细胞具有促进马骨关节炎恢复的作用。

同种异体注射:BROECKX及其团队在2019年实验中,分别对自发骨关节炎或者诱发 导致骨关节炎的马,使用同种异体外周血来源间充质干细胞移植联合富含血小板血浆处理其关节软骨面的轻中度受损, 治疗后定期行视觉步态、跛行评分和客观压力板分析,以及 影像学和实验结束尸检等一系列评估,结果显示马的临床疼 痛与跛行表现均有明显改善。

同种异体复合支架移植:FU等在实验中探讨了外周血来源间充质干细胞用于兔软骨修复的可行性,利用集落刺激因子和CXCR4拮抗剂AMD3100动员兔外周血后分离和扩增出间充质干细胞,然后与脱钙骨基质复合植入膝关节修复缺损软骨,并与骨髓间充质干细胞相对比,显示出相同 的体内修复软骨缺损的能力。

异种注射:DAEMS等应用马外周血来源间充质干细胞治疗犬自发骨关节炎,治疗后行走时跛足的 程度明显低于安慰剂治疗,此外,狗在行走时突然转向时的 疼痛明显减轻,但体检、影像学、生化检查等其他各方面均 无明显差异,其原因可能是样本量不足与无法进行组织学检 查的局限性,但该实验表明了异种应用外周血来源间充质干 细胞的安全性。

人体应用

外周血来源间充质干细胞在人体的试验研究远远少于动物实验,但试验结果有力支持其临床应用。 VEBER等对52例晚期骨关节炎软骨缺损ICRS III或IV级病 变患者进行治疗,这些患者采用微骨折联合自体外周血来源 间充质干细胞移植,然后覆盖胶原膜,约90%的病例取得了良好的效果。

Fu等病例报告显示了使用外周血来源间充 质干细胞修复关节软骨的积极的治疗结果。外周血来源间充 质干细胞来源于1例19岁软骨损伤程度为ICRS IV级男性拳 击运动员,通过在移植骨膜瓣下注射外周血来源间充质干细 胞并结合髌股关节重建来修复软骨缺损,术后8个月复查关节镜检查表面光滑,经过7.5年的随访,患者恢复了竞技跆 拳道运动;各类关节评分以及cT和MRI评估显示与术前相比有显著改善。

结果与结论

结果:通过外周血干细胞移植,来转化生长因子β和骨形态发生蛋白2是诱导滑膜来源间充质干细胞软骨形成的最佳条件,能有效诱导软骨组织的形成,软骨组织富含蛋白多糖和II型胶原。

多种生长因子促进软骨生成:受转化生长因子β家族调控,有关蛋白质和肽类, 如成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子、骨形态发生蛋 白等可进一步增强转化生长因子β促软骨生成的作用。

结论:近年关于软骨组织工程的研究有显著和持续的增长,而外周血来源间充质干细胞有其成软骨优势,能作为更加理想的种子 细胞应用于软骨组织工程,具有良好的临床应用前景。

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关键词:
骨关节炎,干细胞,软骨,损伤,临床,关节

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