不同来源干细胞移植治疗骨关节炎的临床研究进展

2021
09/15

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杭吉干细胞科技
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骨关节炎(osteoarthritis,OA)临床表现为疼痛、活动度受限、活动时捻发音、关节不稳及肿胀等。预计到2032年,45岁以上人群中30%患有OA。OA可影响患者的肢体功能及生活质量,在发达国家,用于OA的治疗费用可达国内生产总值的2.5%。

干细胞作为一种多功能细胞,能够再生人体的各种组织,因此在创伤修复中具有一定的临床潜力,特别是骨折愈合、关节修复、软骨愈合及创伤后炎症等方面。

骨关节炎,听起来像是老年病,很多中青年的患者在被确诊时还会觉得诧异,怎么年纪轻轻就患上关节炎了呢?

骨关节炎是老年人的专属病吗?仅仅是指膝盖问题吗?哪些因素会加重关节炎?

01、骨关节炎是指膝关节炎症吗?

当我们提到骨关节时,下意识会觉得是膝盖有了「炎症」,实际上骨关节炎可以发生在身体的多个部位,包括我们的手指关节、腕部关节、膝关节和髋关节。

图片来源:nucleus

02、骨关节炎是老年病吗?

要说清楚这个问题前,大家要弄清一个概念,就是为什么会患上骨关节炎。

我们的骨与骨之间会有一层Q弹的软骨组织,它能保证骨与骨之间的摩擦面光滑。

但是这层包裹在骨表面的缓冲结构随着年龄的增长会不断磨损,这就会逐渐增加骨表面的摩擦力。

图片来源:Google 失去缓冲,骨与骨之间的摩擦力会增大


长此以往,关节就会出现炎症,产生疼痛。

这样看起来关节炎的确跟年龄密切相关。但这并不是身体衰老所必须经历的。事实上,这种病正在影响着越来越多的年轻人。

骨关节炎的发展会给人带来巨大的疼痛 图片来源:Google


我国骨关节炎的病人基数很大,已经达到了1.2 亿,几乎每 10 个人中就有一人患病。

而且随着发病逐渐趋于年轻化,骨关节炎也撕掉了「老年病」的标签,越来越常见,甚至成为了致残的「头号种子选手」。

03、哪些因素易导致骨关节炎的发生?

诸多因素(年龄、肥胖、创伤、性别、畸形及遗传等) 可致关节软骨修复与降解失衡,从而出现OA。OA的发病机制较为复杂,可多因素相交叉。老年人关节软骨水分流 失、蛋白聚糖破坏,软骨细胞衰老、减少,基质金属蛋白酶 增多、基质分解增强。负重不当及力学改变可致软骨损伤。肥胖者关节负重较大。

其中肥胖是主要导致骨关节炎发生发展的危险因素。

根据调查数据显示,肥胖人士患上骨关节炎的概率远高于非肥胖人士,肥胖男性的风险是非肥胖者的五倍,女性则是四倍。

图片来源:Cleveland Clinic


这是因为超重会给承受身体重量的关节,如膝盖、臀部和脚关节带来更大的压力,加快软骨磨损。

图片来源:Google


另外,缺乏锻炼也会增加患骨关节炎的风险。长期缺乏锻炼会导致关节周边的肌肉比较纤弱,软骨就要承受更大的压力。

除了肥胖和不爱运动,还有一类人需要引起警惕,那就是有过关节损伤史的人。因为随着年龄增长,在有过受伤史相同部位患上骨关节炎的概率很高。

04、传统治疗方法劣势

人工关节假体置换术是治疗晚期OA的金标准,但假体使用寿命有限且术后会产生诸多并发症。故应注重OA的早中期治疗,理想的治疗方案是改善患者的临床症状并促进软骨再生。目前,理疗、辅助支具、抗炎药物、止痛药、透明质酸(hyaluronic acid,HA)、糖皮质激素、关节镜清理术及截骨术等对症治疗并不能促进软骨修复,不能从本质上改善OA。

富血小板血浆治疗0A机制暂未明确,其可缓解疼 痛并改善关节功能,但促进软骨再生能力欠佳。微骨折术操作简便,创伤小,但其再生软骨质量、患者肢体功能恢复情况不如骨软骨移植。骨软骨移植操作侵袭性强,可引起供区病变,受区软骨表面融合欠佳,若供体来自异体,还会产生免疫反应。

05、干细胞让你告别关节疼痛

干细胞具有自我更新能力和多向分化潜能,可分化为脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞,进一步研究发现间充质干细胞还可借助旁分泌机制发挥强大的免疫调节能力和抗炎活性,有助于组织修复。间充质干细胞的这些特点使得其在治疗骨关节炎软骨损伤中具有独特的优势。

干细胞疗法治疗骨关节炎的机制

国际细胞治疗协会表示,MSCs应具备以下特点

① 干细胞通过分泌多种因子,如转化生长因子-β1、胰岛素样生长因子-1等够诱导干细胞自身向软骨细胞分化,抑制局部炎症进展,促进局部受损组织自身修复能力,从而达到干预目的。

② 在体外培养时能分化为骨细胞、 软骨细胞及脂肪细胞。对于MSCs治疗OA方面,更倾向于MSCs促进软骨修复,而非MSCs在体内分化为软骨。

③ MSCs来源的外泌体可通过增加II型胶原和蛋白多糖等软骨细胞标志物的表达,减少基质金属蛋白酶等分解代谢标志物及炎症标志物的表达,促进软骨细胞增殖与迁徙,减少软骨细胞凋亡,阻断巨噬细胞活化等途径,阻止OA软骨和骨降解。

干细胞技术的发展给骨关节炎患者带来了希望。干细胞作为一种具有多分化潜能的细胞,理论上能够再生人体的各种组织,因此在创伤修复中具有良好的临床应用前景,特别是骨折愈合、关节修复、软骨愈合及创伤后炎症等方面。

06、临床案例

骨髓间充质干细胞

同种异体骨髓间充质干细胞:刘等使用同种异体BMMSCs联合软骨细胞(同种异体BMMSCs:自体软骨细胞=9:1/8:2) 治疗2~8mm2软骨缺损时,术后12个月新生软骨覆盖缺损处,且新生软骨和周围组织融合,蛋白多糖和II型胶原浓度较高,两种混合比例对疗效无明显影响;术后18个月VAS由术前(45.3士24.2)分降至(9.7士15.4)分(P<0.01), 而膝关节损伤和骨关节炎结局评分(K00S)则由(57.9士16.1)分提升 至(85.4士13.3)分(P<0.01)。

脂肪间充质干细胞

同种异体脂肪间充质干细胞:Kuah等使用同种异体ADMSCs在治疗KOA时,所有患者均有轻微不良反应(如关节痛、关节积液级关节僵硬等)。细胞治疗组(3.9×10^6~6.7x10^6)VAS均有明显改善,而安慰剂组改善不明显。术后12个月,细胞数量为3.9×10^6组在阻止软骨减少方面明显优于高剂量组和安慰剂组。

Song等使用同种异体ADMSCs注射治疗KOA,并随访96周,患者接受剂量为5.0×107时关节功能、疼痛和软骨情况改善情况比1.0×10^7及2.0×10^7组更佳。

Gupta等使用较高剂量的细胞数(5.0×10^7、7.5×10^7、1.5×10^7)治疗时容易引起不良反应,如局部疼痛和肿胀,这可能与细胞浓度过高致细胞死亡、或高浓度细胞促炎症反应有关;使用较低数量(2.5×10^7)细胞治疗时疼痛缓解效果更佳,但软骨再生迹象不明显。

07、展望

临床上干细胞治疗OA安全系数高,可有效改善临床症状或促进软骨再生,相信随着科研技术的深入,对干细胞的了解将更为全面和深刻,干细胞将为更多饱受疾病折磨的骨关节炎患者带来希望。

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关键词:
修复,干细胞,软骨,治疗,骨关节炎

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