要成功实现干细胞治疗骨关节炎,除合适的细胞来源及对细胞成软骨过程的精确调控外,还需要选择合适的植入方式和合适的干细胞剂量。
支架植入
支架是向移植细胞所在微环境提供营养的一种载体。也就是说,支架经常被用来作为细胞基质,构成细胞微环境的细胞载体。按其构成材料不同可分为胶原蛋白、纤维、透明质酸等多种类型。目前常用的生物支架有胶原羟基磷灰石支架、Ⅰ型胶原蛋白支架、脱细胞人体组织支架等。支架植入治疗骨关节炎,就是将干细胞包被于生物支架中,再加入不同生长因子,然后通过关节手术将其植入目的区域,从而达到修复软骨的目的。
MSC能够向软骨细胞分化,并分泌细胞外基质,与透明软骨结构特性类似。但不同来源的MSC向软骨细胞分化潜能存在差异,分化过程中存在过度分化现象。绝大多数组织工程研究致力于在支架中加入诱导MSC向软骨细胞分化的因子,最终构建功能完好的全层软骨组织。这一策略已在较小的软骨缺损模型中得到良好效果,但骨节炎软骨缺损范围较大,尚缺乏研究支持。目前,支架的MSC的植入组织工程方法并不作为常规使用。
关节腔单独注射
作为局部应用,关节腔注射MSC或脂肪干细胞有许多优点,不仅能够强化关节修复,还可减缓骨关节炎导致的退变,同时也是治疗骨关节炎最简单易行的方法。目前已有大量研究证实关节腔内直接注射MSC对骨关节炎有肯定的治疗作用。
梁建基等在26例轻中度骨性关节炎患者的膝关节腔注射自体MSC(2×10^7个),3周后与对照组相比显示膝关节功能明显改善。OrozcoL等报告12例骨关节炎患者接受4×10^7个自体MSC关节腔注射后,通过MRIT2显像提示软骨形态和质量改善。EmadedinM等报告18例踝关节、髋关节或膝关节的骨关节炎患者,在关节腔注射MSC后12个月显示出良好的安全性以及功能和疼痛的改善。所有这些研究证明,MSC或脂肪干细胞注射关节腔在骨关节炎治疗中的安全性和耐受性。
关节腔混合注射
干细胞治疗骨关节炎的关节腔混合注射,是指干细胞联合生长因子、细胞因子与支架混合植入,通过植入混合有细胞因子或生长因子的支架来提高疗效。MSC或脂肪干细胞混合富血小板血浆(PRP)注射关节腔,是目前关节腔混合注射中应用较多的一种方式。
PRP是一种富含转化生长因子-β(TGF-β)、血小板源性生长因子等软骨化生长因子的自体组织,是用来治疗软骨损伤的理想组织来源。临床研究证实,使用PRP治疗后膝关节功能改善,经MRI证实能够修复损伤,且修复组织与原关节面软骨组织相容性好。
有研究表明,细胞因子之间有协同作用,MSC或脂肪干细胞分泌多种细胞因子,以及PRP激活时释放的多种细胞因子,在修复软骨时相互协同,可增强修复能力。也就是说,MSC或脂肪干细胞与PRP混合注射治疗骨关节炎,可以起到协同增效的作用,疗效优于单独注射干细胞或PRP。
KohYG等的一项照研究显示,对实验组21例患者实施高位胫骨截骨术(HTO)与关节腔注射脂肪干细胞与PRP混合液联合治疗,对对照组23例患者实施HTO与关节腔注射单纯PRP治疗,随访24个月,实验组疼痛缓解、骨关节炎病情改善明显优于对照组,经关节镜评价软骨缺损发现,实验组50%患者软骨缺损处存在纤维软骨修复,而对照组仅10%患者存在类似现象。
KohYG等对25例膝骨关节炎患者,应用脂肪MSC与PRP混合注射。与治疗前相比,患者疼痛明显减轻,膝关节功能明显改善。PakJ对2例骨关节炎患者进行关节腔注射脂肪干细胞、PRP、透明质酸钠(HA)联合微量地塞米松治疗,3个月后MRI检查显示,2例患者关节软骨均较治疗前明显增多,疼痛明显减轻,关节活动度明显增强。
治疗所需干细胞的数量
植入体内的干细胞数量是影响预后的重要因素。大部分利用骨髓来源MSC的研究认为,收集10×10^6至20×10^6的数目最为合适,最低必须达到8×10^6个MSC才可以发挥修复损伤的作用。Davatchi等使用了8×10^6个干细胞进行试验,治疗效果并不理想,该研究认为至少10×10^6个MSC才是修复损伤的保障。有研究显示,脂肪MSC要求数目略少于骨髓MSC。Koh和Choi使用1.89×10^6至4×10^6个脂肪MSC进行膝骨关节炎的治疗,疾病症状均得到改善,但是结果有争论,Jo等认为这些数量的脂肪来源MSC并不足以使损伤得到修复。
参考文献
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