半月板損傷多年來一直是一個具有挑戰(zhàn)性的問題，特別是考慮到歷史上半月板被認(rèn)為是一種在膝關(guān)節(jié)中沒有重要作用的結(jié)構(gòu)。這導(dǎo)致了早期的治療，旨在在稱為半月板切除術(shù)的過程中去除整個結(jié)構(gòu)。然而，隨著目前對半月板功能和作用的理解，半月板切除術(shù)已被確定顯著加速關(guān)節(jié)退化，并且不再是半月板撕裂的首選治療選擇。目前的治療方法現(xiàn)在集中于再生、修復(fù)或替換受傷的半月板以恢復(fù)其固有功能。隨著時間的推移，修復(fù)在技術(shù)和材料方面得到了改進(jìn)，各種植入裝置被使用和開發(fā)。

最近，策略已應(yīng)用干細(xì)胞、組織工程、以及它們的組合以增強(qiáng)愈合以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)修復(fù)組織并延緩與受傷或功能不全的半月板相關(guān)的關(guān)節(jié)退化。因此，本綜述的目的是總結(jié)目前干細(xì)胞移植和組織工程進(jìn)行半月板修復(fù)和再生的臨床前和臨床文獻(xiàn)。

干細(xì)胞療法在修復(fù)半月板損傷中的臨床研究進(jìn)展

間充質(zhì)干細(xì)胞因其具多潛能分化潛力，可同時向纖維軟骨和關(guān)節(jié)軟骨分化，且有強(qiáng)大增殖能力、免疫調(diào)節(jié)能力、來源方便、損傷性小、可移植、低免疫原性等優(yōu)點(diǎn)。使其成為軟骨組織修復(fù)應(yīng)用方面重要種子細(xì)胞，為治療半月板損傷治療提供了新方向。

干細(xì)胞技術(shù)修復(fù)半月板損傷四種機(jī)制

干細(xì)胞可分化為成骨細(xì)胞，脂肪細(xì)胞，軟骨細(xì)胞，滑膜細(xì)胞等多種組織細(xì)胞，且擁有良好免疫調(diào)節(jié)作用，因此應(yīng)用干細(xì)胞技術(shù)用于修復(fù)骨及軟骨損傷具有較高研究和應(yīng)用價值。

干細(xì)胞療法主要通過四種機(jī)制干預(yù)半月板損傷：

1）定向歸巢到損傷部位；

2）分化為不同細(xì)胞類型；

3）分泌為多種細(xì)胞因子參與免疫反應(yīng)；

4）具有免疫抑制特性。

干細(xì)胞療法具體修復(fù)半月板損傷機(jī)制包括：干細(xì)胞可以抑制T細(xì)胞增殖及低水平表達(dá)主要組織相容性復(fù)合物（MHCⅠ、MHCⅡ），血管細(xì)胞黏附因子（VCAM-1），可以多潛能分化、參與旁分泌過程進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)。

當(dāng)干細(xì)胞注入膝關(guān)節(jié)后會黏附在損傷半月板表面，為軟骨提供營養(yǎng)并分泌生長因子、細(xì)胞因子，促進(jìn)祖細(xì)胞自我增殖，抑制軟骨凋亡，并且在體內(nèi)歸巢、存活、分化為軟骨細(xì)胞，產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)及表達(dá)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白collagenⅠ和collagenⅡ，促進(jìn)半月板組織重建，有效改善半月板。

干細(xì)胞治療半月板損傷臨床前研究

來自不同來源的簡單MSC注射已用于各種動物模型，以評估它們對組織再生和愈合的影響。最近，滑膜已被確定為MSCs的良好來源，因?yàn)檫@些細(xì)胞具有很高的增殖和成軟骨分化潛力。

表2總結(jié)了我們審查中包含的臨床前干細(xì)胞注射數(shù)據(jù)研究。

表 2. 使用干細(xì)胞注射的臨床前研究總結(jié)。

作者/年份	動物/缺陷模型	來源/細(xì)胞數(shù)量/傳遞方法	控制	結(jié)果衡量/時間表	結(jié)果
中川等人/2015	微型豬/內(nèi)側(cè)半月板全層縱向撕裂	同種異體滑膜MSCs/20×106/縫線修復(fù)+MSC懸浮液注射	縫合修復(fù)+脫細(xì)胞懸浮液	宏觀和組織分析、IMHC、TEM、MRI、生物力學(xué)分析/12 周	肉眼觀察：與對照組相比，MSC 組在所有時間點(diǎn)的得分都更好。組織學(xué)：與對照組相比，MSC組在所有時間點(diǎn)的得分均較高。TEM：MSC組有致密的膠原纖維，對照組無。MRI：MSC組的T1rho值比對照組更接近完整半月板。MSC組抗拉強(qiáng)度較高
初飾等人/2014	豬/內(nèi)側(cè)半月板前半切除術(shù)	同種異體滑膜MSC/50 ×106×3/IA注射x3，滑膜MSC間隔2周	PBS注射	宏觀和歷史分析。IMHCTEM MRI/16周	宏觀：兩組前內(nèi)側(cè)半月板再生。組織學(xué)：MSC組中Safranin-O染色較好，COL I和II染色在MSC組中表現(xiàn)出較大代表性。MSC組Mod Pauli評分較高。MRI：MSC組的再生區(qū)域顯得更有組織
費(fèi)里斯等人/2014	馬/半月板撕裂	自體BMSCs/15–20× 106/關(guān)節(jié)鏡檢查+IA注射BMSCs	既往手術(shù)數(shù)據(jù)	返回工作崗位/24個月	18/24 (75%) 患有半月板損傷的馬恢復(fù)工作。9 恢復(fù)到之前的活動水平
阿卜杜勒-哈米德等人2005	狗/縱向全層半月板撕裂	自體BMSCs/2-4ml抽吸物/撕裂部位注射	撕裂未治療	希斯托，IMHC/12周	與對照組相比，注射組的愈合反應(yīng)更好。組織：與對照相比，注射的血管生成、膠原蛋白沉積和成纖維細(xì)胞增殖

干細(xì)胞聯(lián)合組織工程修復(fù)半月板損傷

有關(guān)半月板再生的組織工程技術(shù)已將MSCs與工程支架和生長因子結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)更有效和更好質(zhì)量的修復(fù)/再生組織。

表3總結(jié)了我們審查中包含的臨床前組織工程干細(xì)胞研究。

作者/年份	動物/缺陷模型	來源/細(xì)胞數(shù)量/傳遞方法	控制	結(jié)果衡量/時間表	結(jié)果
張等人/2009	山羊/內(nèi)側(cè)半月板前角全層缺損	BMMSC轉(zhuǎn)染hIGF-1/30×106/mL/海藻酸鈣凝膠至缺損處	零處理缺陷	組織、TEM、GAG 檢測 MRI/16周	BMMSC w/hIGF-1組具有較好的修復(fù)組織，無清晰邊緣。修復(fù)缺陷內(nèi)大量排列整齊的細(xì)胞。TEM顯示圓形橢圓形軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞。 MRI：平滑連續(xù)前角控制更高的GAG含量
森口等人/2013	Pig/內(nèi)側(cè)半月板4 毫米圓柱形缺損	滑膜MSC/0.2×106細(xì)胞—3周培養(yǎng)/3D基質(zhì)構(gòu)建體 (TEC)	無處理	大體形態(tài) Histo/6個月	與對照相比，TEC植入的缺陷顯示出纖維軟骨修復(fù)和整合。組織：軟骨樣細(xì)胞，細(xì)胞核位于腔隙中
近藤等人/2017	猴/內(nèi)側(cè)半月板前角半月板部分切除術(shù)	滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞/0.25 × 10 6 /聚集體	零寶石	宏觀和組織分析MRI/8周 (n=3) 16周 (n=4)	宏觀：在第8周和第16周時，對照組和具有MSC的MSC組的再生顯示出更大的內(nèi)側(cè)半月板。 組織：第8周時番紅-O輕微染色，第16周呈陽性。對照MRI中無染色：與對照相比，MSC組更接近完整的半月板。
德桑多等/2016	羊/單側(cè)內(nèi)側(cè)半月板切除術(shù)	骨髓濃縮物或 BMSC/BMC：39× 106 BMSC：6×106/關(guān)節(jié)切開術(shù)骨髓或 BMMSC在HA網(wǎng)中	無處理	大體形態(tài) 顯微斷層掃描 組織 免疫組織學(xué)/12周	BMC+HA組的半月板組織再生最大。與對照組相比，BMC和BMSC組均顯示出良好的細(xì)胞密度和蛋白聚糖含量。與BMSCs組相比，BMC+HA組Col II的表達(dá)高于I。

干細(xì)胞移植治療半月板損傷臨床研究

評估間充質(zhì)干細(xì)胞治療膝關(guān)節(jié)注射效果的臨床研究有限，但早期臨床數(shù)據(jù)表明結(jié)果令人鼓舞。目前，在臨床使用MSC注射液中沒有任何安全問題或副作用的報道。

迄今為止，只有一項(xiàng)隨機(jī)雙盲對照研究研究了內(nèi)側(cè)半月板切除術(shù)后MSC注射對膝關(guān)節(jié)的影響。該研究包含3組中的55名受試者，他們接受了同種異體MSCs的經(jīng)皮注射，其中一組接受50×10⁶細(xì)胞，另一組接受150×10⁶細(xì)胞，對照組僅接受HA。在12個月的隨訪中，MRI掃描結(jié)果報告，接受50×10⁶細(xì)胞的患者中，半月板體積顯著增加。

帕克等人報告了一名患者接受超聲引導(dǎo)下自體脂肪干細(xì)胞 (ASC) 關(guān)節(jié)內(nèi)注射到膝關(guān)節(jié)以治療孤立的半月板撕裂的結(jié)果。最終的注射混合物含有ASC、富含血小板的血漿 (PRP)、HA和氯化鈣。該患者還接受了 PRP、HA和地塞米松的后續(xù)注射。對該患者進(jìn)行了為期18個月的隨訪，并報告其膝關(guān)節(jié)疼痛評分和膝關(guān)節(jié)功能持續(xù)改善。3個月的MRI掃描報告半月板撕裂幾乎完全消退。超出該時間點(diǎn)的放射學(xué)評估不可用。因此，這項(xiàng)研究缺乏對照，仍然難以確定這種治療的功效。

Onoi等人最近的一篇論文報告了間充質(zhì)干細(xì)胞注射后兩名患者的第二次膝關(guān)節(jié)鏡檢查結(jié)果。然而，只有一名接受治療的患者進(jìn)行了二次關(guān)節(jié)鏡檢查。該患者因內(nèi)側(cè)半月板后角的退行性撕裂而接受了部分半月板切除術(shù)。在間充質(zhì)干細(xì)胞注射后6個月，二次關(guān)節(jié)鏡檢查不僅顯示軟骨狀態(tài)得到改善，而且半月板切除部分得到修復(fù)。

作者/年份	研究類型/患者編號	來源/細(xì)胞數(shù)量	交貨方式	結(jié)果/跟進(jìn)	結(jié)果
范斯內(nèi)斯等人/2014	隨機(jī)對照試驗(yàn)/55	來自BMAC/A的同種異體MSC：50×106 B：150×106	經(jīng)皮膝關(guān)節(jié)注射	MRI/VAS/Lysholm 膝關(guān)節(jié)評分/2年	3個月后成績明顯提高。12個 月時的12個月MRI：與對照組相比，MSC組的半月板體積顯著增加
帕克等人/2014	病例控制/1	腹部吸脂術(shù)/未報道	經(jīng)皮膝關(guān)節(jié)注射	VAS、功能評定指數(shù)、ROM、MRI/18個月	3個月時MRI顯示沒有半月板撕裂的證據(jù)，18個月時癥狀改善且無癥狀
森特諾CJ等人/2008	病例控制/1	髂嵴 BMAC/45.6 × 10 6	經(jīng)皮膝關(guān)節(jié)注射	VAS、功能評級指數(shù)、MRI/3個月	MRI上半月板體積增加。 VAS分?jǐn)?shù)從3.33降低至0.13
小野等人2019	病例報告/2	大腿抽脂/5.5×10 6	經(jīng)皮膝關(guān)節(jié)注射	MRI/KOOS 關(guān)節(jié)鏡檢查/6個月	兩名患者在6個月的隨訪中均報告了更好的評分。第二次關(guān)節(jié)鏡檢查顯示半月板撕裂愈合
關(guān)谷等人/2019	案例系列/5	關(guān)節(jié)鏡采集的 滑膜組織/32–70× 106	關(guān)節(jié)鏡下移植自體滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞懸液至縫合半月板病灶	Lysholm膝關(guān)節(jié)評分 KOOS NRS 3DMRI/24個月	Lysholm評分顯著提高1年。其他評分在2年內(nèi)顯著提高 3DMRI：淚水無法區(qū)分

干細(xì)胞聯(lián)合組織工程修復(fù)半月板損傷

從臨床角度來看，MSCs與組織工程的結(jié)合也是一個新興領(lǐng)域，更多的研究更多地集中在尋找軟骨缺損的解決方案上。懷特豪斯等人報告了5名患者的病例系列，其中BMMSCs被注射到膠原蛋白支架上，并使用垂直褥式縫合線縫合到無血管的半月板撕裂處。五分之三的患者在12個月后報告了積極的結(jié)果，臨床評分顯著提高。

作者/年份	研究類型/患者數(shù)量	來源/細(xì)胞數(shù)量	交貨方式	結(jié)果/跟進(jìn)	結(jié)果
懷特豪斯等人/2017	案例系列/5	髂嵴 BMAC/1×106/cm?2	關(guān)節(jié)鏡下 MSC 注入膠原蛋白支架	IKDC評分 Lysholm評分。ROM MRI/2年	3名患者報告臨床結(jié)果和MRI成像顯著改善
奧利沃斯-梅薩 /2019	案例系列/17	s/cG-CSFx 3次抽血。 細(xì)胞分離分離培養(yǎng)CD 90+細(xì)胞/20×106	關(guān)節(jié)鏡下植入 MSC 細(xì)胞接種的聚氨酯支架與無細(xì)胞聚氨酯支架	Lysholm評分 MRI/12個月	兩組的Lysholm分?jǐn)?shù)都有所提高。沒有注意到組間差異。MRI Cartigram：細(xì)胞接種支架在9個月時有所改善，但在 12個月時降至初始值

結(jié)論

總之，現(xiàn)有文獻(xiàn)表明，間充質(zhì)干細(xì)胞在產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)半月板修復(fù)方面似乎是安全有效的。有令人信服的臨床前數(shù)據(jù)研究了各種細(xì)胞來源、支架甚至生長因子添加劑的影響。盡管如此，目前對于半月板再生的理想細(xì)胞來源和支架還沒有達(dá)成共識。目前數(shù)據(jù)的局限性包括缺乏長期隨訪、對照組和客觀結(jié)果終點(diǎn)。與關(guān)節(jié)軟骨再生相比，已有更多關(guān)于修復(fù)組織組織學(xué)、二次關(guān)節(jié)鏡檢查和放射成像的臨床研究報告，半月板干細(xì)胞治療研究仍然缺乏可靠的結(jié)果。

由于半月板組織的復(fù)雜表型和功能，半月板組織再生的解決方案是一個特別難以捉摸的解決方案，并且比軟骨再生的解決方案復(fù)雜得多。我們預(yù)計干細(xì)胞療法將在不久的將來變得更加有效，以幫助半月板修復(fù)方式，從而增加另一種武器來延緩膝關(guān)節(jié)可怕的OA進(jìn)展。

參考資料：Jacob G, Shimomura K, Krych AJ, Nakamura N. The Meniscus Tear: A Review of Stem Cell Therapies. Cells. 2019 Dec 30;9(1):92. doi: 10.3390/cells9010092. PMID: 31905968; PMCID: PMC7016630.

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