骨关节炎是一种关节退行性疾病,主要特征是关节软骨退化损伤。关节软骨缺损仍然是具有挑战性的临床问题。关节软骨损伤后不能自愈,目前治疗方法也不尽如人意。
研究发现,间充质干细胞是一种具有组织修复、抗炎和免疫调节功能的多功能干细胞,从而比较理想的适用于骨关节炎软骨再生治疗。因此,间充质干细胞治疗骨关节炎也成为一种新兴疗法被学者们广泛关注。
关节软骨损伤及治疗现状
骨关节炎是一种以关节软骨退化、软骨下骨硬化、骨赘形成以及滑膜炎症为特征的关节退行性疾病。主要临床症状为关节疼痛、关节肿胀和关节畸形,患者日常活动受到严重限制 。
骨关节炎的主要病理是关节软骨受到破坏,其病因和发病机制目前还不明确,但慢性劳损、年龄、肥胖和创伤等因素所引起的关节软骨损伤是骨关节炎早期发展进程中的一个重要环节。
关节软骨的组成结构特殊,由软骨细胞和细胞外基质组成,关节软骨内不含血管和神经系统,受到损伤后不具备自我修复能力,软骨受损后随着时间的推移,软骨细胞功能发生改变,分泌金属蛋白水解酶和炎性因子,使得蛋白聚糖降解,细胞外基质组成成分发生改变,软骨合成代谢与分解代谢失调,软骨基质降解,导致关节软骨病变,最终引发骨关节炎。
目前治疗软骨损伤的传统方法有药物治疗、手术治疗。
药物治疗主要包括使用非类固醇类抗炎药、金属蛋白酶抑制剂、关节腔注射糖皮质激素和关节腔注射透明质酸。
手术方法主要有骨髓刺激(微骨折或软骨下钻孔)、骨软骨移植、人工关节置换术。
然而,药物疗法和手术治疗,只能起到缓解作用,而不能促进受损关节软骨的再生;并且通常适合用于相对年轻的患者——主要是局部性损伤,不适用于中老年患者。
老年性骨关节炎患者通常存在大型及全厚度的软骨病变。
微骨折手术是常用于修复膝关节软骨病损的手术,但对于大型软骨缺损而言通常效果不佳。并且软骨细胞的修复潜能会随着年龄减弱,所以中老年患者较少采用这种方法。再加上许多中老年患者不愿接受关节置换手术,因此急需为中老年患者群体,开发一种针对大型软骨缺损的创新性再生疗法。
近期,《骨科运动医学杂志》(Orthopaedic Journal of Sports Medicine)带来了好消息。
针对114名患者的临床研究显示,对于有症状的、大型且全厚度软骨缺损、伴有或不伴有骨关节炎的中老年患者,脐带间充质干细胞与透明质酸水凝胶的复合物移植治疗可帮助修复软骨。
与微骨折手术相比,在长达5年的时间内,使用新疗法的患者在疼痛和功能方面得到了更好的改善。这为全厚度软骨损伤的老年患者提供了全新的再生治疗可能。
创新:脐带间充质干细胞联合透明质酸
间充质干细胞作为一种多功能干细胞,最开始于骨髓中发现,后来可以从脂肪、脐带、胎盘和滑膜等组织中获得。脐带间充质干细胞存在于新生儿期待组织中。
间充质干细胞具有自我更新能力和多向分化潜能,可分化为脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞。进一步研究发现,间充质干细胞还可借助旁分泌机制发挥强大的免疫调节能力和抗炎活性,有助于组织修复。间充质干细胞的这些特点使得其在治疗骨关节炎软骨损伤中具有独特的优势。
本次研究总共有114名患者参与,他们被随机分配到UCB-MSC-HA移植治疗组(57名患者)和微骨折手术对照组(57名患者)。
最终共有89名患者完成了3期临床试验(治疗组43例,对照组46例),其中73人参加了5年的随访研究。
图1 研究参与者的报告实验综合标准流程图
注:The Orthopaedic Journal of Sports Medicine, 9(1), 2325967120973052.
这项临床研究的亮点在于:
(1)脐带血间充质干细胞与透明质酸水凝胶的结合使用。
(2)将干细胞复合物的治疗结果与传统方法进行了比较。
一些临床前研究已经评估了人脐带血间充质干细胞(UCB-MSC)与透明质酸(HA)水凝胶修复全厚度软骨缺损的可行性,并且人体临床试验证实了这种方法修复老年性骨关节炎软骨缺陷的安全性和有效性,显示了在治疗后长达7年的时间里拥有持续的改善。
在这项为期48周的随机对照III期临床试验中,脐带血间充质干细胞与透明质酸的结合使用取得了显著的效果:患者的VAS疼痛、WOMAC和IKDC评分较基线水平均有显著改善,软骨状态也有了显著改善。
总体而言,在软骨修复以及疼痛相关等级评分的改善上,脐带血间充质干细胞-透明酸复合物移植治疗组(UCB-MSC-HA)均优于微骨折手术对照组,并且脐带血间充质干细胞-透明酸复合物移植治疗所带来的软骨修复以及疼痛缓解更为持久。
主要结果分析显示
在48周时,治疗组的ICRS分级改善≥1的比例为97.7%,而微骨折手术组为71.7%。
在ICRS宏观软骨修复评估得分上,治疗组明显高于对照组。以ICRS宏观软骨修复评估等级达1级或2级作为软骨的恢复指标,结果发现,治疗组与对照组达到这一指标的比例分别为65.1%和45.7%。
图2 从前期检查到60个月随访的脐带间充质干细胞的临床结果
注:The Orthopaedic Journal of Sports Medicine, 9(1), 2325967120973052.
随访60个月时,治疗组VAS疼痛评分明显优于微骨折手术对照组;随访36个月和60个月时,治疗组的WOMAC和IKDC评分明显优于对照组。
显然,这一研究结果对于大型、全厚度软骨损伤的中老年患者而言,是一个好消息。
展望
随着对间充质干细胞研究的不断深入,以间充质干细胞为基础的细胞再生疗法显示出修复骨关节炎软骨损伤的优势。间充质干细胞外泌体作为一种新兴疗法其潜力巨大,但目前研究还处于临床前研究阶段,需要在基础和临床研究方面需要付出大量努力。尽管如此,间充质干细胞治疗骨关节炎软骨损伤的前景是光明的,以间充质干细胞为基础的细胞再生相关疗法最终将成为临床治疗骨关节炎及其软骨损伤的常规手段。