脂肪來源的間充質干細胞治療骨關節炎的作用研究

鄭志遠 周玉海

摘 要：骨關節炎（OA）是關節的進行性退行性疾病，其特征在于透明關節軟骨逐漸退化和骨硬化。這種疾病在世界范圍內被認為是導致殘疾的第四大原因，對于OA的治療已成為研究熱點。本文旨在回顧間充質干細胞（MSCs）在OA中的應用，尤其是脂肪來源的間充質干細胞（ASCs）與其他療法的應用，以期對未來的研究有所幫助。

關鍵詞：骨關節炎； 間充質干細胞； 再生療法； 脂肪來源的間充質干細胞

1 OA與MSCs概述

這種疾病的特征始于分子紊亂（關節組織代謝的改變），然后是生理/解剖學損傷（軟骨退化，骨重建，骨贅形成，關節炎），最終喪失正常的關節功能。再生醫學（RM）已被證明是實現關節軟骨再生的一個很好的選擇。MSCs被認為是軟骨再生的候選者，因為它們能夠向軟骨和骨細胞分化并分泌具有再生功能的營養因子。這些干細胞的旁分泌和抗細胞凋亡作用，抗炎和抗衰老功能是再生過程的基礎。最近，已經報道了ASCs條件培養基對OA軟骨細胞的抗衰老作用，其特征為炎癥應激誘導相關衰老標志物有所下調。干細胞參與生物過程，如血管形成，細胞增殖與分化和炎癥過程的調節。

2 MSCs

2.1 MSCs來源與應用

MSC可以從各種成體組織獲得，例如骨髓，臍帶，骨骼肌，滑膜囊和脂肪組織。其中ASCs與其他部位相比具有很多優點，首先脂肪組織豐富且易于獲得，并可通過局部麻醉大量獲得并引起最小不適。骨髓抽吸物中缺乏MSC，其中包括0.001-0.02%的單核細胞群，而在脂肪組織中單核細胞群為1-7%。此外，脂肪組織被認為是主要來源，因為它含有的MSCs比等體積的骨髓多500倍。同時，從髂嵴收獲骨髓時非常痛苦，并且增加了感染的風險。最近，有報道表明關節內（IA）注射同種異體ASCs與透明質酸（HA）結合可以阻止OA進展并促進軟骨再生。此外，已有研究使用IA自體ASC療法成功應用于創傷后軟骨缺損。

2.2 MSCs治療OA可能機制

MSCs引起軟骨再生的機制尚不清楚。據推測，這些細胞可能作用于軟骨下骨，形成初級修復軟骨。在關節腔內注射MSCs是一種新型療法，可以改善OA癥狀，因為它們能夠刺激受損關節組織局部修復和再生，并減少炎癥和相關疼痛。 MSCs通過抑制炎癥性T細胞增殖以及抑制單核細胞和髓樣樹突細胞成熟來調節炎癥反應。此外，這些干細胞分泌修復細胞因子，包括TGF-β，血管內皮生長因子（VEGF）和表皮生長因子（EGF），它們負責局部組織修復時的營養作用。另外體外研究已經證明生長因子（GF），例如TGF-β和胰島素樣生長因子1（IGF-1）可以刺激MSC向軟骨細胞分化。在IA注射MSC后，這些細胞出現在滑膜中，并且它們表達具有抗炎和軟骨形成特性的分子。 MSCs可以幫助在釋放位點建立再生微環境，這將改善內源性干細胞的激活和分化，并具有修復關節軟骨的潛力。

2.3 MSCs與支架聯合應用

為了實現在OA關節中延長再生活性，一些研究提出使用生物分子活化的MSC來潛在地改善軟骨和骨軟骨病變修復。在實驗小鼠的膝關節中，注射ASCs 1個月后只有15%的ASCs可被檢測到，并且在6個月內降至1.5%，這一事實證明了使用生物活性支架的需要。支架的存在可以更好的保存這些細胞；此外，增殖，遷移和軟骨形成分化在具有大孔徑的支架中也同樣得到改善。

3 OA中MSCs外泌體

外泌體是由不同細胞產生一類分泌的膜囊泡。已經證明某些類型的外泌體在不同的疾病模型中具有免疫抑制作用，其中包括類風濕性關節炎。 MSC外泌體被認為是MSC分泌中的主要治療劑，Zhang等人報道了人類MSC外泌體在免疫活性大鼠骨軟骨缺損模型中促進軟骨再生，因此MSC外泌體有助于在OA中受損關節軟骨的再生。MSC外泌體在該研究中的作用機制是加速新組織填充以及增強的II型膠原和硫化糖胺聚糖基質的合成。另一項研究表明，在成人免疫活性大鼠模型中，每周IA注射人胚胎MSC外泌體在12周內誘導再生軟骨和軟骨下骨。無論如何，基于MSC的療法的有效性已經被歸因于營養因子的旁分泌，并且外泌體在介導組織修復中具有基本作用，因此，外泌體代表了OA的新的治療選擇。

4 小結與展望

細胞療法是治療OA的新興方式，OA中ASCs的應用可以改善關節功能，提示這是一種治療OA的有效方式。ASCs具有多種優點，包括培養物擴增更快，更多傳代細胞保留干細胞表型和多能性。此外，獲得脂肪組織比骨髓更加廉價，侵入性較小且可大量獲得。盡管如此，還需進一步長期研究來證明和評估ASCs在OA治療中的有效性及其安全性。然而，重要的是建立用于該生物療法的標準化治療方案，并單獨評估每個患者的情況。

作者簡介：

鄭志遠，男，漢族，1992.02，河北唐山人，碩士，醫師，研究方向：骨關節炎

周玉海，男，漢族，1992.04，河北滄州人，碩士，醫師，研究方向：骨關節炎