张爽 刘石 汪宇峰 吕婵 李保玲 王萍 丛军 朱志强
【摘 要】 半月板在坚持膝骨关节正常功用方面具有重要作用,可以吸收冲击、安稳关节、供应养分。半月板自我愈合才能十分单薄,一旦发作损害,只能依托部分切除或全切除方法进行修正,而传统切除术又会导致膝关节受力发作改动,进而添加前期骨关节炎展开的或许性。尽管当时仅进行有限的相关研讨,但间充质干细胞为修正人膝骨关节半月板损害的一种潜在医治办法。文章总结了间充质干细胞在人类疾病中的运用,并证明移植了间充质干细胞患者的症状得到缓解。
【关键字】 骨关节炎;间充质干细胞;半月板损害;关节软骨
膝骨半月板为双凹盘状纤维软骨结构,可以安稳关节软骨、供应养分并吸收冲击[1]。一般分为
3个区:白区(内部1/3处,非血运期)、红-白区(相关于中部,由红区毛细血管终末支供血)、红区(血运区,具有丰厚血管)。半月板短少血管,血液供应差,养分首要由关节内滑液供应,因而,半月板损害难以自愈。而临床上较多运用的部分或全体切除半月板方法,不只打乱膝骨内平衡,一起增大前期骨关节炎(osteoarthritis,OA)发作的风险[2-3]。
作为一种新式医治方式,间充质干细胞(MSCs)成为修正半月板损害临床研讨的热门。因其具有多潜能分解的特性,可一起向纤维软骨和关节软骨分解,且有强壮的增殖才能,因而备受研讨者的青
睐[4-5]。很多研讨现已宣布在再生医学范畴,重视MSCs在关节软骨损害修正的潜在医治才能。PAK等[6]将体外扩增的骨髓MSCs经由关节腔打针入患有膝关节退行性疾病的46岁男性患者体内,试验成果显现,关节软骨得到明显性再生。PAK等[7]报导了2例OA患者通过关节腔内打针非扩增脂肪来历干细胞(ASCs),终究通过MRI评价得出结论,半月板纤维软骨体积得到明显添加。尽管2项研讨均证明不同安排来历MSCs可重建半月板软骨,但是上述研讨均没有提及半月板损害的修正,因为重建半月板软骨不一定需求修正半月板损害,因而,寻觅可以修正半月板损害及改进症状的MSCs医治计划尤为重要。现在,只要一少部分研讨者可以检测MSCs在患者体内修正半月板损害的相关
状况[8]。
1 MSCs的特性及来历
MSCs被称为多潜能干细胞,最早于1987年在骨髓安排中被发现并成功别离,可以从骨髓、滑膜及脂肪等多种安排中取得。MSCs可分解为多胚层多类型细胞,如外胚层的神经细胞、上皮样细胞等,中胚层的脂肪细胞、软骨细胞、骨细胞等,内胚层的胰岛素排泄细胞、肝样细胞等[9]。因其选材简洁、来历广泛、操作简略而成为临床疾病医治首选。MSCs首要通过如下机制发挥医治作用:可定向归巢到损害部位;可分解为不同细胞类型;可以排泄为多种细胞因子,参加免疫反响;具有免疫按捺特性[10]。骨髓为成体MSCs最受欢迎的资源之一,骨髓干细胞已被广泛运用于很多体内及体外研讨中。但是,因新别离的人骨髓干细胞数量十分低(少于0.01%总的有核细胞)且移植损害部位后仍坚持成骨细胞特性等缺陷,因而,严峻约束其在修正疾病损害的运用。
脂肪安排为MSCs的另一种资源,可通过吸脂手术轻松取得。相同体积下,脂肪安排包括更多的MSCs[11]。因脂肪安排中干细胞数量巨大,不需求进行细胞扩增便可满意重建要求的长处[6-7],脂肪安排来历MSCs可有用用于重建OA患者的关节软骨[6]。
膝骨关节滑膜也可作为潜在的MSCs资源,可以添加半月板损害后滑液中MSCs[12],自体滑膜MSCs可以用于修正软骨损害。当时,只要1例临床研讨运用三维安排工程支架将人来历滑膜MSCs用于修正软骨损害,该研讨于2015年3月完结[13-14]。
上述研讨更为有力地证明了MSCs在半月板损害修正和重建中的重要意义。
2 半月板损害的分类
半月板损害可分为多种方式及类型,如纵向笔直、水平笔直、放射状等[15]。依据其损害的分型可分为3级:Ⅰ级表现为半月板内点状、圓形,稍高信号;Ⅱ级较Ⅰ级信号规模大,但危及关节面;Ⅲ级伴有半月板形状改动[16]。在人们意识到医治膝骨关节会形成前期OA的不良反响之前,一切半月板损害均通过切除手术进行修正。即便部分切除半月板,也只要少量状况可以改进损害膝骨关节处症状,并随同不良反响[17]。
关于MSCs用于半月板损害修正的代替医治,不同等级半月板损害是否会发作不同的修正作用仍是不知道的。不同类别半月板损害或许需求不同的医治办法,如干细胞打针量的差异,干细胞移植后关节处固定时刻上的差异或损害处或许需求随同部分半月板的切除。
3 MSCs在人半月板损害疾病的运用
当时,只要少量研讨可以评价MSCs在半月板损害疾病中修正的运用。2013年PAK等[18]对
32例半月板损害患者皮下打针胶原蛋白酶处理自体脂肪后取得的由血管基质片段(SVF)、富血小板血浆(PRP)、透明质酸及氯化钙组成的ASCs混合物,经由视觉模仿评分法(VAS)、功用性评级系数及MRI评价后得出结论,半月板损害症状可通过如上医治办法得到缓解。
2014年VANGSNESS等[8]对55例部分关节切除患者进行关节腔内打针MSCs的研讨,试验组患者打针同种异体MSCs,对照组患者打针透明质酸钠。通过VAS及self-Lysholm评价后得出结论,损害症状得到缓解,1年MRI的追寻检测证明通过MSCs医治的患者半月板体积明显添加。
2014年PAK等[19]展开了关节腔内打针自体ASCs的研讨,其间ASCs以SVF、PRP、透明质酸和氯化钙组成混合物的方式打针,混合物在移植当天打针到患者关节内,这以后,患者分别在承受细胞移植后的3,7,14,28 d继续进行PRP和氯化钙的打针,终究使得1例32岁女人半月板损害患者的软骨得到重建。
2016年WHITEHOUSE等[20]对5例无血管半
月板损害患者进行干细胞为方法的医治,自体骨髓MSCs接种在胶原包被的支架上,人MSCs—胶原—支架被移植到5例患者的半月板损害处。追寻
24個月后,发现上述患者症状均得到明显性改进,其间3例症状消失,半月板损害完全治好,而别的2例因为移植15个月后损害症状仍未得到改进,需求承受后续半月板切除手术,上述患者均未发作不良反响[20]。
4 MSCs修正半月板损害的机制
MSCs可以按捺T细胞增殖及低水平表达首要安排相容性复合物(MHCⅠ、MHCⅡ),血管细胞黏附因子(VCAM-1),可以多潜能分解、参加旁排泄进程进行免疫调节[21-22]。MSCs注入膝关节后黏附在损害半月板外表,为软骨供应养分并排泄成长因子、细胞因子,可以促进内生成长,促进祖细胞自我增殖,按捺软骨凋亡,可以在体内归巢、存活、分解为软骨细胞,可以发作细胞外基质及表达细胞外基质蛋白collagenⅠand Ⅱ,促进半月板安排的重建,改进半月板[23]。
5 展 望
当时,仅有少量几例MSCs成功医治人半月板损害的研讨被报导。因而,在这种医治办法进一步运用前,许多问题亟待解决。①需求展开更多关于人的研讨,需求比照剖析多种不同来历MSCs的医治作用,需求展开不同等级半月板损害的医治研讨。②MSCs医治半月板损害的机制仍不明晰,例如干细胞打针后带来的排泄因子及养分的效应[24-25],干细胞注入关节腔后分解及搬迁机制[26-27],以及上述2种机制的结合。MSCs排泄多种细胞因子、趋化因子、成长因子及外来因子[28-29]。上述因子关于祖细胞的成长具有重要意义。别的,一些数据标明移植后的干细胞可以搬迁到安排中并分解为安排特异细胞[30]。③MSCs打针到关节腔后发作的改动需求进一步研讨。临床研讨显现,膝骨关节打针的MSCs仅存留在关节中[31],终究MSCs在关节中的走向仍不知道,MSCs有或许存在于关节中,贴在病变部位上,也有或许整合到靶向安排中,延伸它们的存活[32-33]。但是,当排泄不同养分因子后,未整合到安排中的MSCs或许会渐渐的被去除。恰当的带有有用对照医治临床研讨计划的规划关于精准地评价MSCs重建半月板损害十分必要。
6 总 结
综合性的论说证明MSCs具有先天性的医治潜能,可以直接或非直接地用于软骨重建,因而,可以潜在地医治半月板损害并成为一种新式医治办法。半月板安排为一种重要的结构,可以为膝骨供应安稳性、缓解冲击力,为关节半月板带来养分。但是,一旦膝骨发作损害,关节切除术为首要方法的医治办法会诱发前期OA。运用MSCs的重建医治可以供应一种不会导致损害膝骨关节呈现OA的办法,对半月板损害症状的缓解具有重要意义。
7 参考文献
[1] 田林,戴七一,戴子一,等.揉髌方法对兔膝骨关节炎模型软骨安排的影响[J].风湿病与关节炎,2017,6(10):68-73.
[2] SHELBOURNE KD,CARR DR.Meniscal repair compared with meniscectomy for bucket-handle medial meniscal tears in the anterior cruciate ligament-reconstructed knees[J].Am J Sports Med,2003,31(5):718-723.
[3] 侯立刚,杨建义.安排工程技术修正半月板损害:从根底到临床的距离[J].我国安排工程研讨,2016,11(20):1651-1657.
[4] YU H,ADESIDA AB,JOMHA NM.Meniscus repair using mesenchymal stem cells-a comprehensive review[J].
Stem Cell Res Ther,2015,6(1):86.
[5] 卫旭东,党源,胡德庆.间充质干细胞在软骨损害修正中的研讨发展[J].中华细胞与干细胞杂志(电子版),2017,7(3):178-184.
[6] PAK J,LEE JH,KARTOLO WA,et al.Cartilage regeneration in human with adipose tissue-derived stem cells:current status in clinical implications[J].Bio-med Res Int,2016,2016(1):4702674.
[7] PAK J.Regeneration of human bones in hip osteonecrosis and human cartilage in knee osteoarthritis with autologous adipose-tissue-derived stem cells:a case series[J].
J Med Case Rep,2011,5(7):296.
[8] VANGSNESS CT JR,FARR J,BOYD J,et al.Adult human mesenchymal stem cells delivered via intra-articular injection to the knee following partial medial meniscectomy:a randomized,double-blind,controlled study[J].
J Bone Joint Surg Am,2014,96(2):90-98.
[9] 韩忠朝,王伟强.间充质干细胞的生物学特性及临床运用[J].我国科学:生命科学,2017,47(12):1404-1409.
[10] SHARMA RR,POLLOCK K,HUBEL A,et al.Mesenchymal stem or stromal cells:a review of clinical applications and manufacturing practices[J].Transfusion,2014,54(5):1418-1437.
[11] BAER PC,GEIGER H.Adipose-derived mesenchymal stromal/stem cells:tissue localization,characterization,and heterogeneity[J].Stem Cells Int,2012,2012:812693.
[12] 陳琦,廖文波.滑膜间充质干细胞修正膝关节软骨损害的运用与发展[J].我国安排工程研讨,2015,19(36):5886-5891.
[13] SHIMOMURA K,ANDO W,MORIGUCHI Y,et al.
Next generation mesenchymal stem cell(MSC)-based cartilage repair using scaffold-free tissue engineered constructs generated with synovial mesenchymal stem cells[J].Cartilage,2015,6(2 Suppl):13S-29S.
[14] YASUI Y,ANDO W,SHIMOMURA K,et al.Scaffold-free,stem cell-based cartilage repair[J].J Clin Orthop Trauma,2016,7(3):157-163.
[15] WADHWA V,OMAR H,COYNER K,et al.ISAKOS classification of meniscal tears-illustration on 2D and 3D isotropic spin echo MR imaging[J].Eur J Radiol,2016,85(1):15-24.
[16] 金昕,石仕元,赖震,等.半月板损害的诊治发展[J].浙江中西医结合杂志,2016,26(9):870-873.
[17] HAN SB,SHETTY GM,LEE DH,et al.Unfavorable results of partial meniscectomy for complete posterior medial meniscus root tear with early osteoarthritis:a 5-to 8-year follow-up study[J].Arthroscopy,2010,26(10):1326-1332.
[18] PAK J,CHANG JJ,LEE JH,et al.Safety reporting on implantation of autologous adipose tissue-derived stem cells with platelet-rich plasma into human articular joints[J].BMC Musculoskelet Disord,2013(14):337.
[19] PAK J,LEE JH,LEE SH.Regenerative repair of damaged meniscus with autologous adipose tissue-derived stem cells[J].Biomed Res Int,2014,2014(1):436029.
[20] WHITEHOUSE MR,HOWELLS NR,PARRY MC,et al.
Repair of torn avascular meniscal cartilage using undifferentiated autologous mesenchymal stem cells:from in vitro optimization to a frst-in-human study[J].Stem Cell Transl Med,2017,6(4):1237-1248.
[21] WU Y,ZHOU J,BI L,et al.Effects of bone marrow mesenchymal stem cells on the cardiac function and immune system of mice with endotoxemia[J].Mol Med Rep,2016,13(6):5317-5325.
[22] PARK A,BARRERA-RAMIREZ J,RANASINGHE I,et al.
Use of statins to augment progenitor cell function in preclinical and clinical studies of regenerative therapy:a systematic review[J].Stem Cell Rev,2016,12(3):327-339.
[23] YUBO M,YANYAN L,LI L,et al.Clinical efficacy and safety of mesenchymal stem cell transplantation for osteoarthritis treatment:A meta-analysis[J].PLoS One,2017,12(4):e0175449.
[24] NAKAGAMI H,MAEDA K,MORISHITA R,et al.Novel autologous cell therapy in ischemic limb disease through growth factor secretion by cultured adipose tissue-derived stromal cells[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2005,25(12):2542-2547.
[25] CAI L,JOHNSTONE BH,COOK TG,et al.Suppression of hepatocyte growth factor production impairs the ability of adipose-derived stem cells to promote ischemic tissue revascularization[J].Stem Cells,2007,25(12):3234-3243.
[26] MIZUNO K,MUNETA T,MORITO T,et al.Exogenous synovial stem cells adhere to defect of meniscus and differentiate into cartilage cells[J].J Med Dent Sci,2008,55(1):101-111.
[27] ONG E,CHIMUTENGWENDE GM,KHAN W.Stem cell therapy for knee ligament,articular cartilage and meniscal injuries[J].Curr Stem Cell Res Ther,2013,8(6):422-428.
[28] CAPLAN AI,DENNIS JE.Mesenchymal stem cells as trophic mediators[J].J Cell Biochem,2006,98(5):1076-1084.
[29] YEO RWY,CHAI R,HIAN K,et al.Exosome:a novel and safer therapeutic refnement of mesenchymal stem cell[J].Intech,2013,1(7):1-12.
[30] FERRO F,SPELAT R,FALINI G,et al.Adipose tissue-derived stem cell in vitro differentiation in a three-dimensional dental bud structure[J].Am J Pathol,2011,178(5):2299-2310.
[31] HORIE M,SEKIYA I,MUNETA T,et al.Intra-articular Injected synovial stem cells differentiate into meniscal cells directly and promote meniscal regeneration without mobilization to distant organs in rat massive meniscal defect[J].Stem Cells,2009,27(4):878-887.
[32] KOH YG,CHOI YJ.Infrapatellar fat pad-derived mesenchymal stem cell therapy for knee osteoarthritis[J].Knee,2012,19(6):902-907.
[33] KOH YG,KWON OR,KIM YS,et al.Comparative outcomes of open-wedge high tibial osteotomy with platelet-rich plasma alone or in combination with mesenchymal stem cell treatment:a prospective study[J].Arthroscopy,2014,30(11):1453-1460.
收稿日期:2017-10-12;修回日期:2018-01-16