膝關(guān)節(jié)的半月板是一種楔形的纖維軟骨組織，外緣較厚，內(nèi)緣較薄。半月板附著在股骨髁和脛骨表面之間，內(nèi)側(cè)半月板覆蓋60%的脛股骨表面，外側(cè)半月板覆蓋90%的關(guān)節(jié)面。水和膠原組織分別占半月板組成的72%和22%。在22%的膠原蛋白組織中，80% 是I型膠原蛋白，20%是II型膠原蛋白。值得注意的是，膠原蛋白類(lèi)型的分布不同，因?yàn)镮型膠原蛋白纖維形成一個(gè)充滿間質(zhì)細(xì)胞、糖胺聚糖、糖蛋白和彈性蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。間質(zhì)細(xì)胞的表型在外周有更多的成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞，在內(nèi)緣有更多的軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞。半月板的主要功能是分散負(fù)荷、減少接觸應(yīng)力、吸收沖擊、潤(rùn)滑關(guān)節(jié)和維持本體感覺(jué)。
由上下動(dòng)脈形成的環(huán)狀毛細(xì)血管可為外周半月板邊緣10%–25%、內(nèi)半月板邊緣10%–30%以及半月板前角和后角的組織提供有限的血流。當(dāng)這些毛細(xì)血管進(jìn)入半月板時(shí)，通常分為上、中、下三層，這是半月板損傷后自我修復(fù)的基礎(chǔ)。
然而，在半月板的其余部分，沒(méi)有明顯的血管營(yíng)養(yǎng)，但膜狀滑膜層覆蓋在半月板表面并提供滑液，這是組織有限生長(zhǎng)修復(fù)的主要來(lái)源。安德森等人推薦了1區(qū)（輪輞寬度<3mm）、2區(qū)（輪輞寬度3至<5mm）和3區(qū)（輪輞寬度≥5mm）的分類(lèi)系統(tǒng)。
Meniscofemoral和meniscotibial，或1區(qū)，通常也稱(chēng)為外三分之一或紅-紅 (R/R) 撕裂。位于中間三分之一（2區(qū)）的眼淚被歸類(lèi)為紅白（R/W）眼淚，位于內(nèi)三分之一（3區(qū)）的眼淚被稱(chēng)為白-白（W/W）眼淚。R/W撕裂發(fā)生在外側(cè)和中間三分之一區(qū)域的交界處，距半月板附件約4毫米，血管供應(yīng)主要在撕裂的外側(cè)三分之一處。W/W 撕裂位于沒(méi)有血液供應(yīng)的區(qū)域（圖2）。
R-R，紅-紅；R-W，紅白；W-W，白白。R-R區(qū)血供良好，如果撕裂很小，有時(shí)可以自行愈合，不一定需要手術(shù)治療。R-W區(qū)供血部分，自愈能力低。W-W區(qū)幾乎沒(méi)有血液供應(yīng)，該區(qū)域的撕裂不會(huì)自行愈合。
半月板損傷與損傷的形狀和損傷期間的壓力狀態(tài)有關(guān)。半月板損傷的類(lèi)型包括傾斜（鸚鵡嘴）、水平（剝落）、徑向、垂直（縱向）和桶柄狀撕裂（圖1）。斜（鸚鵡嘴）撕裂是一種輕微的半月板損傷，從半月板的自由邊緣撕裂到半月板的中部，影響上下表面。如果損傷撕裂整個(gè)半月板，則應(yīng)稱(chēng)為徑向撕裂。水平（散裂）撕裂的半月板就像松餅一樣，撕裂中心層，但可能不會(huì)影響表面，而垂直（縱向）撕裂與半月板邊緣平行。損傷類(lèi)型可存在于紅區(qū)或白區(qū)，若伴有半月板游離緣翻轉(zhuǎn)，則應(yīng)稱(chēng)為桶柄樣撕裂。
如前所述，半月板修復(fù)能力與損傷類(lèi)型之間存在關(guān)系。一些損傷，例如斜（鸚鵡嘴）撕裂和徑向撕裂，通常穿過(guò)白色區(qū)域，即使用縫線或Fast-fix 縫合半月板也不容易治愈。桶柄樣撕裂是一種嚴(yán)重的半月板損傷。
半月板損傷的類(lèi)型包括垂直（A）、徑向（B）、水平（C）、桶柄狀撕裂（D）和傾斜（E）。由上下動(dòng)脈形成的環(huán)狀毛細(xì)血管可以為半月板外側(cè)緣10%~25%、半月板內(nèi)側(cè)緣10%~30%以及半月板前角和后角的組織提供有限的血流（紅色區(qū)域，F(xiàn)）。白色區(qū)域的軟骨自我修復(fù)能力有限；由于缺乏自愈能力，患者可能會(huì)出現(xiàn)持續(xù)和反復(fù)的癥狀，以及加重的傷害。
正如我們對(duì)半月板血液供應(yīng)描述的特征一樣，這些眼淚的自我修復(fù)能力有限。患者可能會(huì)出現(xiàn)持續(xù)和反復(fù)的癥狀，以及由于缺乏自愈能力而加重的傷害。此外，半月板無(wú)血管區(qū)修復(fù)手術(shù)的失敗率高達(dá)18%，因此半月板部分切除已成為臨床首選的治療方法。研究表明，即使在半月板損傷合并前交叉韌帶損傷的情況下，半月板的部分切除也會(huì)導(dǎo)致側(cè)膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率增加10-20倍在半月板完全切除的患者中，骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生率甚至更高。
因此，我們的系統(tǒng)評(píng)價(jià)匯總了多項(xiàng)研究，旨在：
- (i) 回顧使用MSCs治療半月板損傷（特別是無(wú)血管區(qū)）的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)；
- (ii) 評(píng)估不同來(lái)源的MSCs在治療動(dòng)物和人類(lèi)半月板損傷方面的功效；
- (iii) 找到證據(jù)支持關(guān)節(jié)內(nèi)注射干細(xì)胞可作為治療半月板損傷的新方法。
干細(xì)胞治療半月板損傷的臨床研究現(xiàn)狀
半月板的細(xì)胞學(xué)處理誘導(dǎo)半月板成纖維細(xì)胞分化和成熟。最近的技術(shù)已經(jīng)誘導(dǎo)了MSCs的分化（圖1）。間充質(zhì)干細(xì)胞是分布在許多人體器官中的多能干細(xì)胞，包括骨骼肌、胰腺、脂肪組織、胎盤(pán)、骨骼和骨髓。無(wú)論來(lái)源如何，所有MSC在成骨、脂肪生成和軟骨生成方面都具有相似的能力。臨床常用的間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源于骨髓、脂肪組織、臍帶血和牙髓。
作為關(guān)節(jié)囊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，膝關(guān)節(jié)是一個(gè)相對(duì)封閉的空間。制備好的干細(xì)胞制劑可以通過(guò)皮膚直接注入關(guān)節(jié)腔內(nèi)。
研究人員比較了最常用于半月板的不同MSC（來(lái)自骨髓、半月板、滑膜、脂肪組織、肌肉、韌帶和骨膜）的能力，發(fā)現(xiàn)骨髓來(lái)源的MSC具有最高的分化潛能，其次是滑膜衍生的MSC。然而，在決定診所的細(xì)胞來(lái)源時(shí)，還應(yīng)考慮檢索的難易程度、創(chuàng)傷的大小和可選擇材料的范圍。由于這些因素，脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。
干細(xì)胞移植治療半月板損傷的動(dòng)物試驗(yàn)
越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始關(guān)注MSCs在體外修復(fù)半月板損傷的能力（表1）。
| 時(shí)間 | 動(dòng)物 | 注射 | 觀察時(shí)間 | 組織學(xué)結(jié)果 |
|---|---|---|---|---|
| 水野等人。2007年 | 老鼠 | 1 × 10 7滑膜 MSC | 12周 | 軟骨細(xì)胞形態(tài)成熟，缺損周?chē)拈g隙得到改善。 |
| 澤爾納等人。2013年 | 新西蘭白兔 | 1 × 10 5自體MSC-透明質(zhì)酸-膠原復(fù)合物植入 | 12周 | 修復(fù)組織呈半月板狀，細(xì)胞數(shù)量較少，顯示出典型的半月板細(xì)胞周腔，并含有大量的細(xì)胞外基質(zhì)。 |
| Al Faqeh H等人。2011年? | 羊 | 2 × 10 6骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 | 6周 | H&E 染色顯示 CM 組的半月板樣組織中存在細(xì)胞和纖維組織，這一特征類(lèi)似于天然半月板中的纖維軟骨，盡管細(xì)胞看起來(lái)不成熟，細(xì)胞核較大。 |
| 堀江等人。2011 年? | 老鼠 | 5 × 10 6滑膜-MSC | 12周 | 再生后的半月板輪廓變得銳利，最終形態(tài)更接近正常半月板形狀。 |
| 澤爾納等人。2009年 | 新西蘭白兔 | 1.5 × 10 6滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞 | 12周 | 可以觀察到具有典型放射狀膠原纖維的半月板結(jié)構(gòu)的重建。 |
| 近藤等人。2015 年 | 靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物 | 2.5 × 10 5滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞 | 16周 | MSC組再生半月板番紅-O染色呈陽(yáng)性。 |
| 片桐, 2012 | 老鼠 | 2.5 × 10 4滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞 | 12周 | 再生后的半月板輪廓更加清晰，基質(zhì)中II型膠原的染色能力較高。 |
| 魯伊斯等人。2010 | 兔子 | 1 × 10 5脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞 | 12周 | 與正常組織相比，愈合區(qū)域的細(xì)胞數(shù)量略有增加。 |
| 齊等人。2015年 | 新西蘭白兔 | 2 × 10 6脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞 | 12周 | 半月板的前部再生，具有大量的細(xì)胞過(guò)多的纖維軟骨組織和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）。 |
| 帕布魯韋等人。 2009 | 羊 | 3.5 × 10 5人骨髓MSC可吸收膠原復(fù)合物植入 | 40天 | 當(dāng)使用未分化的干細(xì)胞時(shí)，半月板表面之一發(fā)生廣泛整合，但當(dāng)使用分化的細(xì)胞時(shí)，僅顯示出有限的整合。 |
| 達(dá)弘等人。2015 年 | 日本兔 | 5 × 10 4脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞 | 12周 | 番紅-O 染色在第 2 周時(shí)出現(xiàn)，并隨著時(shí)間的推移逐漸增加，直至第 12 周 |
| 達(dá)頓等人。2009 | 豬 | 1 × 10 6骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 | 12周 | MSC 處理的半月板具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，纖維軟骨細(xì)胞是主要細(xì)胞。 |
| 沉等人，2013 | 老鼠 | 6 × 10 6人半月板祖細(xì)胞 | 12周 | 關(guān)節(jié)內(nèi)注射 hMeSPC 顯著誘導(dǎo)更多的新組織形成和細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 沉積。 |
| 奧庫(kù)羅等人。2013 | 老鼠 | 5 × 10 6 個(gè)同基因 MSC、輕微不匹配 MSC 和主要不匹配 MSC | 8周 | 再生半月板在輪廓、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、基質(zhì)染色和II型膠原免疫染色方面與正常半月板不同。 |
| 洪等人。 2010 | 兔子 | 2 × 10 6人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 | 12周 | 間充質(zhì)干細(xì)胞似乎可以增強(qiáng)半月板的再生，盡管在半月板中觀察到的間充質(zhì)干細(xì)胞太少，無(wú)法解釋半月板的再生。 |
干細(xì)胞移植治療半月板損傷臨床案例研究
MSCs用于半月板修復(fù)的臨床實(shí)驗(yàn)只有兩個(gè)（表2）。一項(xiàng)是一名32歲女性的病例報(bào)告，另一項(xiàng)是一項(xiàng)多中心、隨機(jī)、雙盲對(duì)照研究，招募了55名內(nèi)側(cè)半月板損傷的受試者。
| 時(shí)間 | 研究型 | 納入標(biāo)準(zhǔn) | 注射 | 觀察時(shí)間及評(píng)價(jià)指標(biāo) | 結(jié)果 |
|---|---|---|---|---|---|
| 帕克等人, 2013 | 病例報(bào)告 | 32歲，女性 | 混合注射富含血小板的血漿、氯化鈣和低劑量自體脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（術(shù)后14天）；富含血小板的血漿和氯化鈣（術(shù)后 28 天） | 視覺(jué)模擬評(píng)分 (VAS) 評(píng)分和 MRI（術(shù)后3個(gè)月） | 患者癥狀改善，重復(fù)核磁共振顯示撕裂的半月板幾乎完全消失 |
| 范斯內(nèi)斯等人，2012 | 多中心、隨機(jī)、雙盲對(duì)照研究 | 55 名受試者患有內(nèi)側(cè)半月板損傷 | A組：骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（5×107）、人血清白蛋白、透明質(zhì)酸鈉、血漿；B組：骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（1.5×108）；C組：透明質(zhì)酸鈉 | VAS評(píng)分和 MRI（術(shù)后12 個(gè)月） | 在接受間充質(zhì)干細(xì)胞治療后，患有骨關(guān)節(jié)炎變化的患者中，疼痛減輕的比例較高。 |
自體脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷
據(jù)報(bào)道，一名32歲女性的內(nèi)側(cè)半月板出現(xiàn)2級(jí)撕裂并接受了自體脂肪MSCs治療。抽脂當(dāng)天和術(shù)后3天、7天進(jìn)行關(guān)節(jié)腔注射，再用CaCl2注射PRP和透明質(zhì)酸（1mL）以與第一天相同的方式注射。術(shù)后14天進(jìn)行富含血小板血漿、氯化鈣和低劑量地塞米松的混合注射。術(shù)后28天注射富含血小板的血漿和氯化鈣。隨訪3個(gè)月后，患者報(bào)告疼痛明顯減輕。她的視覺(jué)模擬評(píng)分（VAS）評(píng)分顯著降低，MRI顯示半月板“幾乎完全修復(fù)”。
骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷
已進(jìn)行了一項(xiàng)多中心、隨機(jī)、雙盲對(duì)照研究。從七個(gè)醫(yī)療中心招募了總共55名內(nèi)側(cè)半月板損傷的受試者，并隨機(jī)分為三組。A組腔內(nèi)注射含有5×107個(gè)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、人血清白蛋白、透明質(zhì)酸鈉和血漿的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合物；B組腔內(nèi)注射含有1.5×108的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合物間充質(zhì)干細(xì)胞；C組半月板切除術(shù)后7天腔內(nèi)注射透明質(zhì)酸鈉作為對(duì)照。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)自骨髓庫(kù)。半月板體積在術(shù)后12個(gè)月通過(guò)半定量MRI分析，增長(zhǎng)大于15%被認(rèn)為是陽(yáng)性。
結(jié)果顯示，A組24%的患者和B組6%的患者呈陽(yáng)性生長(zhǎng)，而C組沒(méi)有患者出現(xiàn)陽(yáng)性生長(zhǎng)，說(shuō)明腔內(nèi)注射骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可促進(jìn)半月板再生。此外，同樣患有軟骨退變的患者在接受間充質(zhì)干細(xì)胞治療后疼痛明顯減輕；對(duì)照組患者癥狀沒(méi)有明顯緩解。這被認(rèn)為是循證醫(yī)學(xué)的一級(jí)證據(jù)。
討論：目前，雖然關(guān)節(jié)鏡下半月板部分切除術(shù)是治療半月板損傷的主要方法，但組織工程和間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷的新技術(shù)也開(kāi)始了初步的臨床探索。
臨床研究發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷的機(jī)制包括：
- 1、MSCs可以直接分化成纖維軟骨細(xì)胞；
- 2、間充質(zhì)干細(xì)胞自身可提供大量細(xì)胞因子和信號(hào)因子，增強(qiáng)細(xì)胞活力和細(xì)胞增殖，減少細(xì)胞凋亡；
- 3、間充質(zhì)干細(xì)胞可以遷移到損傷部位進(jìn)行廣泛的增殖和抗炎。
結(jié)論
幾項(xiàng)研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞療法在促進(jìn)半月板再生和修復(fù)方面表現(xiàn)出顯著的功效。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除了作為具有多向分化能力的種子細(xì)胞外，MSCs還可以通過(guò)自分泌或旁分泌信號(hào)傳導(dǎo)分泌細(xì)胞因子或生長(zhǎng)因子?.?在干細(xì)胞的調(diào)控下，包括TGF-β、IGF-1、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）在內(nèi)的細(xì)胞因子水平增加了數(shù)百倍。
同時(shí)，間充質(zhì)干細(xì)胞可以通過(guò)旁分泌調(diào)節(jié)多種抗炎細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素（IL）-10、TGF-β和前列腺素E2來(lái)抑制損傷引起的炎癥，從而為半月板愈合提供適當(dāng)?shù)奈h(huán)境。間充質(zhì)干細(xì)胞可以在半月板修復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生滑膜組織，為半月板提供更多的營(yíng)養(yǎng)。
目前，大量臨床前研究表明，體內(nèi)注射間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷是一種安全、可靠、高效的半月板損傷修復(fù)方法。
參考資料：Dai TY, Pan ZY, Yin F. In Vivo Studies of Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Meniscus Injury. Orthop Surg. 2021 Dec;13(8):2185-2195. doi: 10.1111/os.13002. Epub 2021 Nov 8. PMID: 34747566; PMCID: PMC8654668.
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