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本文原载于《中华骨科杂志》年第19期 骨关节炎是一种以关节软骨退行性变和继发性骨质增生为特征的慢性关节疾病，其最早的病理变化发生在关节软骨[1]。好发于负重较大的膝关节、髋关节、脊柱及远侧指间关节等部位，以膝关节最为常见。该病缺乏明确病因，目前认为可能与年龄增长、肥胖、机械损伤及关节外伤等因素有关。症状以膝关节疼痛、僵硬、肿胀及关节无力、活动障碍为主[2]。其发病机制与生物因素及机械因素导致的关节软骨损伤有重要关系。由于软骨减少，关节软骨面缺损处同时出现软骨细胞和成骨细胞组织增生，又由于破坏软骨区下血管增生，软骨下骨微小骨折愈合，骨内静脉淤血，骨压力增高，导致骨赘形成，增加了骨与骨的摩擦。另外，由于肿瘤坏死因子-α（tumornecrosisfactorα，TNF-α）、白介素-6(interleukin-6，IL-6）等促炎因子异常升高干扰了下丘脑-垂体-肾上腺轴的节律，使得血清中皮质醇激素提前达峰，皮质醇的实际水平低于对抗炎症因子的需要量，出现关节僵硬，患者往往会尽量减少活动以减轻疼痛，引起股四头肌萎缩及内侧、外侧副韧带松弛[3,4,5]。 临床上对膝关节骨关节炎的病情进展仍无有效的控制措施。虽然针对早期膝关节骨关节炎的治疗方法种类繁多，包括口服药物治疗、关节腔药物注射、佩戴支具、理疗和改变生活方式等，但疗效均差强人意。非手术治疗失败后可以采取关节镜下软骨修复或移植，或进行截骨矫形、单髁及全膝关节置换等手术治疗。目前，随着干细胞研究的深入以及生物工程技术的普遍应用，越来越多的研究者在探索这些技术方法在骨关节炎治疗领域中的应用可行性，通过基础研究和临床试验，试图找到修复关节软骨、恢复关节结构和功能的方法。这些方法也逐渐展现出了较为乐观的应用前景。 本文以"膝关节骨关节炎"、"kneeosteoarthritis"、"软骨细胞"、"chondrocyte"、"软骨修复"、"cartilagerepair"、"细胞研究"、"cellresearch"为检索词，分别在中国生物医学文献数据库及PubMed等数据库进行文献检索，限定文献发表时间：年1月至年6月。文献纳入标准：①纳入文献类型为期刊论文、学位论文、中外专利、综述；②文章研究内容与细胞治疗在骨关节炎中的应用密切相关；③同一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章。文献排除标准：①非英语的外文文献；②针对儿童等特殊人群的研究；③半月板或韧带损伤等原因导致的软骨损伤的研究。对最终筛选出的文献按照基础研究和临床研究进行分类（图1）。 图1文献检索流程图。通过中国生物医学文献数据库及PubMed等数据库检索文献篇，排除文献篇，最终纳入文献70篇 一、细胞治疗研究现状 关节软骨组织本身可以在一定程度上再生，包括软骨细胞、软骨基质、弹性纤维，但再生过程缓慢，而且难以负担较重的压力。实际上，关节液内含有的间质干细胞（mesenchymastemcells，MSCs）具有成软骨潜能，但其分化的软骨组织非常脆弱，即使关节承受极小的压力也容易发生破坏。另外，关节腔内具有成软骨潜能的间质干细胞数量很少，其分化为软骨的过程缓慢[3,6]。因此，对骨关节炎的早期治疗措施，学者们的思路是希望通过软骨细胞移植、引入异位间质干细胞或祖细胞等方法修复损伤的软骨，并对此进行了大量的研究。以马赛克成形术为代表的自体软骨移植以及微骨折技术、基质诱导自体软骨细胞移植等技术的原理是通过在原位补充新的软骨细胞促进软骨生成。在发现MSCs可以源源不断分化为软骨细胞后，Friedenstein等和Chamberlain等率先将其用来治疗骨关节炎[7,8]。Pittenger等[9]曾报告MSCs能够进行培养扩增，且不会失去多向分化潜能；不论在体还是离体培养，MSCs都有软骨分化潜能。MSCs分布广泛，例如骨髓、骨膜、骨小梁、脂肪垫组织、滑膜、骨骼肌以及乳牙等组织都可以分离出MSCs[10]。无论这些细胞是何种组织来源，都具有向多种细胞系分化的能力，包括结缔组织细胞，如骨、脂肪、软骨和肌肉等[11]。在此认识的基础上，人们开创了越来越多的细胞技术治疗膝关节骨关节炎的方法。 （一）自体骨软骨移植马赛克成形术 自体骨软骨移植马赛克成形术是通过从人体非负重部位选取骨关节软骨组织用于修复损伤的关节软骨[12]。研究显示这一方法具有良好的应用前景，但同时也发现了一些副作用，如需要再次行关节镜检查来确定软骨修复情况，患者需要承受关节积血引起的疼痛，以及面临中重度的关节退变等问题[13]。除此之外，微骨折技术也逐渐成为一种选择。研究者认为MSCs和祖细胞从骨髓释放到关节腔后可在软骨缺损的局部形成一层修复组织，进而促进机体修复关节软骨。基于这一理论，人们希望通过打通髓腔释放骨髓，使损伤软骨组织重新修复生长[14]。研究显示，这一方法能够缓解骨关节炎的症状并改善关节功能。Ulstein等[15]对25例患者（11例行微骨折手术，14例行自体骨软骨移植马赛克成形术）进行了平均9.8年的随访，结果发现两种治疗方式在患者主观感觉和影像学表现方面均有明显改善，二者无明显差异。由于研究纳入的例数较少，并缺乏有足够说服力的前瞻性随机对照和临床试验支持，上述方法对骨关节炎的确切疗效尚不肯定。在张海宁等[16]的研究中，对软骨损伤动物模型分别进行骨膜移植、软骨移植和微骨折法三种处理。结果证实三种方法均能以类透明软骨组织修复全层关节软骨缺损，软骨移植的近期效果最佳；微骨折法修复组织的数量有限，不适于较大面积软骨缺损的修复。 （二）自体软骨细胞植入 实施自体软骨细胞植入技术需要从健康的关节获取软骨组织，从中分离软骨细胞并进行培养扩增，随后经由骨膜注入受损的软骨组织。这一技术于年获得美国FDA批准，目前已发展至第三代，即基质诱导自体软骨细胞（matrix-inducedautologouschondrocyteimplantation，MACI）植入，将获取的自体软骨细胞接种至三维组织相容性支架体系，进行扩增以后通过关节镜或开放手术等途径将细胞引入关节[17]。 目前，对于基质诱导自体软骨细胞植入是否较其他细胞治疗方法更有效仍无定论。研究发现，在关节结构的改善方面，自体软骨细胞植入优于自体骨软骨移植马赛克成形术[18]。而与微骨折技术相比，这些技术在短期内对结构或临床转归的影响没有明显差异；但从长远来看，自体软骨细胞植入的效果更好[19]，尤其是对出现临床症状的患者[18]。一项超过10年的长期随访证实，与自体骨软骨移植马赛克成形术相比，自体软骨细胞植入技术失败率更低，关节功能恢复更好[20]。另一项超过20年随访的研究也表明，对膝关节等大关节损伤，自体软骨细胞植入技术较自体骨软骨移植马赛克成形术及微骨折技术效果更为肯定持久[21]。 自体软骨细胞植入技术也面临诸多挑战。由于软骨细胞是通过在相同关节低负重区域取软骨切片培养获得的，因此要求另外进行手术取材。从健康软骨取材的数量有限，加上随年龄增长软骨细胞生长和增殖能力逐渐下降，所以可用于移植的软骨细胞数量也是有限的，尤其是老年患者。另外，软骨细胞培养增殖过程中存在去分化趋势，出现成纤维样细胞表型，从而失去在体内形成透明软骨的能力。在进行自体软骨细胞植入之后，软骨组织修复和进一步重建成熟还需要很长一段时间[18]。 （三）体外培养扩增MSCs修复关节软骨 MSCs相对容易分离，具有良好的体外扩增能力，扩增过程中可保留其干细胞特性，促进软骨细胞增生，因此MSCs是可用于关节软骨细胞来源的另一选择。最初人们从骨髓中分离出MSCs并认识到它的特性[9]，随后不断被从其他结缔组织中分离出来，包括骨膜、关节滑膜以及脂肪组织等部位[22,23]。 动物实验研究发现扩增培养后的MSCs能够修复软骨和软骨下骨，并能控制继发性骨关节炎进展。Wakitani等[24]用兔作为实验对象，将悬浮有骨髓或骨膜MSCs的胶原蛋白凝胶注入全层损伤的股骨外髁内侧，观察到关节内很快形成了玻璃样修复组织，而注入不含MSCs的胶原蛋白则形成了纤维样组织。虽然随时间推移玻璃样修复组织逐渐变薄、退化，生物力学特性较原始软骨组织差，且软骨面更加粗糙不平，但仍然优于纤维样组织。近年来，不断有MSCs治疗骨关节炎的相关研究进入临床试验阶段。Soler等[25]开展了一项系列临床试验，将自体MSCs进行体外扩增培养后注入体内，结果在损伤区域出现再生软骨，并因此认为这一疗法安全可行。关于MSCs疗法促进软骨修复或再生、改善临床症状和结构获益的确切结论，还需要更深入的研究进行证实。但现有的研究表明，MSCs培养扩增后的软骨修复效果与其他疗法同样有效[26]。 骨关节炎的细胞治疗正在不断取得新的进展，成人MSCs的多向分化潜能也受到广泛深入的研究。自体软骨细胞和MSCs二者具有各自的优缺点（表1），但总体而言以MSCs为典型代表的成体干细胞正受到越来越多研究者的青睐[27,28]。随着研究的深入，MSCs应用中所面临的问题也更加突显，尤其是在细胞培养及细胞分化过程的调控上。如何触发MSCs的软骨化分化？如何在细胞多次传代后仍然保持多向分化能力？以及如何控制软骨细胞过度生长？这些都是研究者需要面对和解决的问题。另外，修复组织的质量和持久性、随时间延长对软骨内成骨和骨替代的抵抗力、与周围组织的相容性、细胞输送方式的选择等，都是需要白殿疯能好吗白殿风医院怎么样
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