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干细胞修复“半月板”损伤更具优势
发布时间:2022-03-18 文章来源:本站  浏览次数:1283

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     在骨科中,半月板损伤患者十分常见。半月板损伤已不再是老年人的专属,过度运动和不良的运动方式也使得二三十岁的年轻人成为了主要患病群体,尤其像运动员都是高发人群。

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德怀恩·韦德,前美国职业篮球运动员,司职得分后卫,

绰号“闪电侠”。

韦德曾在大学比赛中半月板遭受损伤

逼不得已选择摘除半月板

因此韦德后面参加选秀时,大家都不看好他。

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半月板损伤

膝骨半月板是一对半月状纤维软骨结构,在维持膝骨关节正常功能方面具有重要作用,能够吸收冲击、稳定关节、提供营养,承受人体70%的压力,是人体负重最大的关节,也是最容易受伤的一部分。
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     半月板损伤是一种由于退变、运动或者其他外力原因而引发的膝关节内软骨组织损伤的骨关节疾病,在临床理疗上具有一定难度。膝骨半月板一般分为3个区:白区(内部 1/3 处,非血运期)、红 - 白区(相对于中部,由红区毛细血管终末支供血)、红区(血运区,具有丰富血管)。半月板因缺少血管,血液供应差,且营养主要由关节内滑液供给,所以它的愈合能力十分薄弱,一旦发生损伤,临床上较多应用的是部分或整体切除半月板手段。而传统切除术,不仅扰乱膝骨内平衡稳定,导致膝关节受力发生改变,同时又增加了早期骨关节炎(OA)发展的可能性。

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有数据显示:我国半月板损伤患者约5000万人,发病率逐年升高。随着运动逐渐成为现代人的健康方式之一,半月板损伤已不再是老年人的专属,过度运动和不良的运动方式使得年轻人也成为了该病的主要人群。
膝关节半月板损伤后,不仅会发生关节机械阻塞,而且还会引起典型的临床症状和关节功能障碍,严重影响人们的生活和工作,甚至导致运动员竞技体育事业的终结,因此对骨科临床医生和患者而言,寻找新兴有效的半月板修复方法是极具意义的
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如何修复半月板损伤?

半月板自然愈合能力有限,因此,临床上尝试用功能性替代品替换受损组织,以恢复正常半月板的功能。使用同种异体移植物进行半月板移植虽然取得了令人鼓舞的临床结果,但仍存在许多因素的担忧,如组织可用性、移植物与宿主的大小和形状不匹配、免疫原性、疾病传播以及植入后同种异体移植物的力学性能恶化等。
半月板修复的另一种方法,特别是对于较轻的损伤,侧重于促进半月板的自然愈合,而不是替换受损的组织。这些技术包括导管治疗、擦伤治疗和富血小板血浆(PRP)治疗。尽管这些技术可能带来好处,但治疗方法也存在一定的局限性。
近年来,组织工程结合了生命科学和工程学的原理,以恢复原生半月板的独特结构的方式,开创了一种全新的修复方式。

03

干细胞再生技术

为半月板损伤开启新的修复模式

干细胞再生工程技术旨在通过重建半月板来恢复半月板的结构和功能特征,其中的主干在于——细胞
随着再生医学技术的发展,干细胞凭借其强大的再生修复潜能以及良好的免疫调节抗炎特性等在膝骨关节炎修复中占据重要地位。
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干细胞作为一种具备高度分化能力的细胞,可分化为成骨细胞,脂肪细胞,软骨细胞,滑膜细胞等多种组织细胞,能够修复人体的多种组织,特别是对膝骨关节修复、软骨愈合及创伤后炎症等方面,它能在体内微环境作用下主动迁移至受损部位进行修复重建,促进受损的软骨重生。与此同时,它可以分泌多种具有调节免疫和抗炎作用的细胞因子,来缓解半月板损伤带来的临床症状,为从根本上修复半月板的损伤提供了可能。
目前临床研究广为涉及到的间充质干细胞MSCs),因其具有多潜能分化的特性,对多种间充质组织具有多系的可塑性,可同时向纤维软骨和关节软骨分化,且有强大的增殖能力和免疫调节能力,在临床应用上拥有广阔的前景,近几年也逐渐成为修复半月板损伤临床研究的热点。
韩国明知大学生物科学系 Jaewoo Pak 博士的研究团队将体外扩增的 MSCs 经由关节腔注射入患有膝关节退行性疾病的46岁男性患者体内,实验结果显示,关节软骨得到显著性再生。
接下来该团队又通过关节腔内注射非扩增脐带来源干细胞(MSCs)干预2例骨关节炎(osteoarthritis,OA)患者,最终通过MRI评估得出结论,半月板纤维软骨体积得到显著增加。虽然这两项研究均证实不同组织来源 MSCs 可重建半月板软骨,然而上述研究均没有提及半月板损伤的修复,因为重建半月板软骨不一定需要修复半月板损伤,这或许是因为不同程度的半月板损伤可能需要不同的治疗方法。
干细胞的来源、注射剂量的差异,干细胞使用后关节处固定时间上的差异或损伤处可能需要伴随部分半月板的切除等。因而,寻找能够修复半月板损伤及改善症状的 MSCs 修复方案尤为重要。
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不过即便如此,南加州大学的VANGSNESS博士所在的研究小组,他们能够检测到 MSCs 在患者体内修复半月板损伤的相关情况,从而证实了MSCs能够起到修复半月板损伤的作用
该研究小组对55例部分关节切除患者进行关节腔内靶向使用 MSCs 的研究,实验组患者使用同种异体MSCs,对照组患者注射透明质酸钠。通过 VAS 及 self-Lysholm 评估,结果显示损伤症状得到缓解,1年MRI的追踪检测证实经过MSCs干预的患者半月板体积显著增加。
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在六个月的评估中,半月板体积增加已超过15%

第三个研究案例来自英国布里斯托尔大学的迈克尔.怀特豪斯博士(MICHAEL R. WHITEHOUSE)所在的研究小组,2016年他们对5例无血管半月板损伤患者进行干细胞修复。研究人员将MSCs 接种在胶原包被的支架上,形成“MSCs-胶原-支架“,随后被用到5例患者的半月板损伤处。
追踪随访 24 个月后,发现所有患者症状均有不同程度的改善,其中4例症状消失,半月板损伤彻底治愈,而另外1例由于治疗15个月后损伤症状仍未得到改善,需要接受后续半月板切除手术,但所有患者均未发生不良反应
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一位患者的术中关节镜图像显示的靶向注入的间充质干细胞

参考上述的研究案例来看,证明干细胞在半月板损伤的修复干预上,是大有作为的。

    其背后的机理可能是:

将间充质干细胞(MSCs)注入膝关节后,会主动迁移黏附在损伤半月板表面,为软骨提供营养并分泌生长因子、细胞因子等发挥其修复作用,通过促进祖细胞的自我增殖,抑制软骨凋亡,并且在体内归巢、存活、分化为软骨细胞,同时能够产生细胞外基质及表达细胞外基质蛋白 collagenⅠandcollagenⅡ,促进半月板组织的重建,从而改善半月板

干细胞干预半月板损伤的机制:

定向归巢到半月板损伤部位、分化为软骨细胞、脂肪细胞、滑膜细胞等多种组织细胞类型

启动自我修复机制,促进细胞的自我增殖,抑制软骨凋亡

为软骨提供营养并分泌生长因子、细胞因子

分泌多种细胞因子参与免疫反应,促进半月板组织重建,有效改善半月板

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半月板损伤修复常用的有脐带间充质干细胞(UCMSCs)。其他来源包括半月板来源的间充质干细胞(MeMSCs)以及来自其他关节内外组织的间充质干细胞,如肌肉、韧带、骨膜和真皮等。
许多体外和体内研究都证实了不同来源的间充质干细胞均可以促进半月板损伤的宏观和微观愈合,也已成功地用于促进半月板的体内再生。
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此前,刊登在干细胞转化医学(Stem Cells Translational Medicine)期刊上的初期临床试验结果显示,使用脐带间充质干细胞能够帮助修复受损的半月板组织,不用手术切除受伤部位也能让膝关节功能恢复正常。
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总结

      半月板损伤十分常见,并可能导致退行性关节改变。间充质干细胞具有内在的修复潜力,可以直接或间接促进半月板愈合。尽管间充质干细胞在半月板修复中有积极的结果,但未来仍需更为广泛的临床研究工作来确定间充质干细胞最佳的使用剂量,并优化这些细胞的应用。未来发展方向在于如何最大限度地利用间充质干细胞的愈合能力,帮助修复半月板缺损,防止或减缓骨关节炎的进展

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       上海本正生物工程有限公司提供的干细胞是从脐带、胎盘中提取的一种修复器官机理的未完全分化的原始细胞,具有自我更新、多项分化和高度繁殖的能力,医学上称为“万能细胞”,它是形成人体各种组织器官的起源细胞。干细胞对临床上一些疑难疾病的治疗如:脑瘫、老年痴呆、脑萎缩、帕金森病、中风、肝硬化、糖尿病、红斑狼疮、股骨头坏死、软骨和关节损伤、心脏和脊髓损伤等,取得显著效果,它拥有更加鲜活细胞能量,可以快速、有效进入体内,分泌多种有益细胞因子,调节体内微环境,激活干细胞再生能力,重启时光之门,追溯青春绽放源头,实现对人体衰老状态减缓,同时有效改善身体亚健康以及预防肿瘤发生。

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