最近，東京奧運會是人們十分關(guān)注的一件大事，全世界的運動健兒同臺競技，吸引著全球的目光。而說到運動員，不可避免要談及的就是經(jīng)常發(fā)生在他們身上的職業(yè)病，包括肌腱炎、肌肉拉傷、關(guān)節(jié)炎甚至骨折等，甚至不少運動員因此無奈選擇退役。近年來，有不少的國內(nèi)外媒體報道了運動員使用干細(xì)胞療法來幫助康復(fù)的新聞，一時間引發(fā)了人們對干細(xì)胞治療研究的關(guān)注。

骨科疾病是運動員們常常遇到的疾病。在干細(xì)胞治療研究領(lǐng)域，針對這一疾病取得了長足的進(jìn)展，并且不斷有研究成果報道。例如近日北京協(xié)和醫(yī)院吳志宏團(tuán)隊在《Journal of Nanobiotechnology》發(fā)表研究成果表示，經(jīng)磁場或低劑量磁性納米粒子進(jìn)行預(yù)處理間充質(zhì)干細(xì)胞而獲得的外泌體，可在骨再生過程中促進(jìn)成骨和促進(jìn)血管生成。這項研究成果為治療骨關(guān)節(jié)病變提供一種新的思路。

其實，已經(jīng)有許多研究證實了干細(xì)胞在治療運動損傷的效果以及作用機(jī)制。也正是這些研究結(jié)果推動了臨床發(fā)展，也幫助了一些運動員康復(fù)。

今天我們就從骨科的角度來看看，干細(xì)胞是如何幫助遭遇骨損傷的運動員康復(fù)的呢？

01干細(xì)胞助力軟骨損傷修復(fù)

長期高強度的運動會引起關(guān)節(jié)等部位軟骨的磨損，而由于缺乏血管化和神經(jīng)支配，關(guān)節(jié)等部位軟骨損傷后再生能力有限。關(guān)節(jié)軟骨損傷發(fā)病率高，社會影響大，不容小覷。在接受膝關(guān)節(jié)鏡檢查的大約60%的患者中可觀察到軟骨損傷[1]。

目前，采用外科手術(shù)雖然可以使纖維軟骨再生，但其機(jī)械性能要比透明軟骨差。目前研究發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞治療是一種有前景的關(guān)節(jié)軟骨再生方法。盡管間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）在移植到軟骨缺損部位時表現(xiàn)出向軟骨細(xì)胞的分化，但越來越多的證據(jù)表明，MSCs分泌的眾多生物活性因子和基質(zhì)分子起到更為重要的作用，例如可調(diào)節(jié)受損的組織環(huán)境，從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能，并指導(dǎo)隨后的再生過程，包括細(xì)胞遷移、增殖和分化[2]。

圖片來自文獻(xiàn)[2]

美國進(jìn)行的一項隊列研究表明[3]，自體間充質(zhì)干細(xì)胞植入用于軟骨修復(fù)與軟骨細(xì)胞修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨一樣有效。此外，它可減少了1次膝關(guān)節(jié)手術(shù)，降低了成本，并將供體部位的并發(fā)癥發(fā)生率降至最低。

圖片來自文獻(xiàn)[3]

此外，最近發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體同樣可以促進(jìn)軟骨再生，外泌體能促進(jìn)內(nèi)源性間充質(zhì)干細(xì)胞和軟骨細(xì)胞的增殖，同時對關(guān)節(jié)腔內(nèi)的炎癥反應(yīng)具有抑制作用，還可促進(jìn)軟骨外基質(zhì)的合成。

02干細(xì)胞促進(jìn)骨愈合

骨折不愈合是骨科面臨的一大挑戰(zhàn)。在美國每年發(fā)生的1300萬個骨折中，約有10%未能愈合，這會嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。為了修復(fù)較大的缺損，需要將患者或捐贈者骨骼組織植入間隙來填補缺損。

近年來，科學(xué)家們利用干細(xì)胞分化而形成的骨骼填充物來進(jìn)行缺損部位的修補。這種新材料避免了自體或異體骨骼組織作為填充物的某些缺點，這些缺點包括增加病人的恢復(fù)時間，引起慢性疼痛，移植物缺乏促進(jìn)骨修復(fù)的生物分子等。

圖片來自文獻(xiàn)[4]

已經(jīng)有研究[4]證明了人間充質(zhì)干細(xì)胞的骨修復(fù)能力，其可顯著縮小骨缺損部位范圍。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)人間充質(zhì)干細(xì)胞來源的細(xì)胞外基質(zhì)組成的支架與間充質(zhì)干細(xì)胞聯(lián)用時，促進(jìn)骨愈合的效果比單用間充質(zhì)干細(xì)胞更顯著。

03干細(xì)胞逆轉(zhuǎn)骨關(guān)節(jié)炎

骨關(guān)節(jié)炎常被稱為“致殘性關(guān)節(jié)炎”，是常見的老年人退行性疾病，近年來，其在年輕人群中的發(fā)病率也逐漸上升。目前尚無有效治療手段，臨床主要以對癥治療，緩解癥狀為主。

研究發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞可能是治療骨關(guān)節(jié)炎的強有力武器。間充質(zhì)干細(xì)胞治療骨關(guān)節(jié)炎的可能機(jī)制如下：

1.分泌大量的介質(zhì)以防止軟骨退化并刺激其修復(fù)；

2.減少軟骨細(xì)胞產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，從而阻止其炎癥活動；將M1表型(炎性)的巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M2表型(非炎性)，從而有助于減輕局部炎癥。

3.顯著降低了與骨關(guān)節(jié)炎相關(guān)的纖維化和肥大標(biāo)記物，如I、III、VI膠原纖維等。

4.減慢軟骨細(xì)胞的衰老。

圖片來自文獻(xiàn)[5]

國外發(fā)表的一項I期臨床試驗[6]對13名膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎Ⅱ、Ⅲ期患者關(guān)節(jié)腔內(nèi)間隔1個月注射兩劑間充質(zhì)干細(xì)胞，對每個患者進(jìn)行至少24個月的隨訪。結(jié)果顯示關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射間充質(zhì)干細(xì)胞治療膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病是安全的，顯著改善了Koos評分和膝關(guān)節(jié)軟骨厚度。

04小結(jié)與展望

干細(xì)胞是目前再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，其在骨關(guān)節(jié)疾病治療中的優(yōu)勢正在被逐步證明，臨床研究應(yīng)用也不斷擴(kuò)展，除了上述的軟骨損傷修復(fù)，骨愈合，逆轉(zhuǎn)骨關(guān)節(jié)炎，也有研究報道了干細(xì)胞在骨腫瘤，股骨頭壞死，骨質(zhì)疏松中的顯著療效。未來仍然需要更大規(guī)模的臨床試驗來進(jìn)一步的探索，干細(xì)胞有望在骨科疾病領(lǐng)域帶來更大的臨床治療突破。

參考文獻(xiàn)：

[1] Toh WS, Foldager CB, Pei M, Hui JH. Advances in mesenchymal stem cell-based strategies for cartilage repair and regeneration. Stem Cell Rev Rep. 2014 Oct;10(5):686-96.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24869958/

[2] Meirelles Lda S, Fontes AM, Covas DT, Caplan AI. Mechanisms involved in the therapeutic properties of mesenchymal stem cells. Cytokine Growth Factor Rev. 2009 Oct-Dec;20(5-6):419-27.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19926330/

[3] Nejadnik H, Hui JH, Feng Choong EP, Tai BC, Lee EH. Autologous bone marrow-derived mesenchymal stem cells versus autologous chondrocyte implantation: an observational cohort study. Am J Sports Med. 2010 Jun;38(6):1110-6.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20392971/

[4] Zeitouni S, Krause U, Clough BH, Halderman H, Falster A, Blalock DT, Chaput CD, Sampson HW, Gregory CA. Human mesenchymal stem cell-derived matrices for enhanced osteoregeneration. Sci Transl Med. 2012 May 2;4(132):132ra55.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22553253/

[5] Maumus M, Pers YM, Ruiz M, Jorgensen C, No?l D. Cellules souches mésenchymateuses et médecine régénératrice - Quel avenir pour l’arthrose ? [Mesenchymal stem cells and regenerative medicine: future perspectives in osteoarthritis]. Med Sci (Paris). 2018 Dec;34(12):1092-1099. French.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30623767/

[6] Al-Najar M, Khalil H, Al-Ajlouni J, Al-Antary E, Hamdan M, Rahmeh R, Alhattab D, Samara O, Yasin M, Abdullah AA, Al-Jabbari E, Hmaid D, Jafar H, Awidi A. Intra-articular injection of expanded autologous bone marrow mesenchymal cells in moderate and severe knee osteoarthritis is safe: a phase I/II study. J Orthop Surg Res. 2017 Dec 12;12(1):190.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29233163/