滑膜间充质干细胞关节腔内注射治疗关节软骨损伤

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.36.027

中国组织工程研究 ›› 2015, Vol. 19 ›› Issue (36): 5892-5897.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2015.36.027

• 干细胞综述 stem cell review • 上一篇下一篇

滑膜间充质干细胞关节腔内注射治疗关节软骨损伤

袁小龙^1，2，毕声荣²，余方圆²

1河北北方学院，河北省张家口市 075000； 2解放军第309医院关节外科，北京市 100091

出版日期:2015-09-03 发布日期:2015-09-03
通讯作者: 余方圆，博士，教授，硕士生导师，解放军第309医院关节外科，北京市 100091
作者简介:袁小龙，男，1988年生，河北省邯郸市人，汉族，在读硕士，主要从事干细胞修复关节内软组织损伤的研究。并列第一作者：毕声荣，男，1988年生，江西省赣州市人，汉族，2015年山西医科大学毕业，硕士，主要从事干细胞修复关节内软组织损伤的研究。
基金资助:
国家自然科学基金(30801159)；博士后科研基金(20110491841)；首都医学发展科研基金(39770714)

Intra-articular injection of synovial mesenchymal stem cells to treat articular cartilage injury

Yuan Xiao-long^{1, 2}, Bi Sheng-rong², Yu Fang-yuan²

1Hebei North University, Zhangjiakou 075000, Hebei Province, China; 2Department of Joint Surgery, the 309th Hospital of PLA, Beijing 100091, China

Online:2015-09-03 Published:2015-09-03
Contact: Yu Fang-yuan, M.D., Professor, Master’s supervisor, Department of Joint Surgery, the 309th Hospital of PLA, Beijing 100091, China
About author:Yuan Xiao-long, Studying for master’s degree, Hebei North University, Zhangjiakou 075000, Hebei Province, China; Department of Joint Surgery, the 309th Hospital of PLA, Beijing 100091, China Bi Sheng-rong, Master, Department of Joint Surgery, the 309th Hospital of PLA, Beijing 100091, China Yuan Xiao-long and Bi Sheng-rong contributed equally to this work.
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 30801159; the Postdoctoral Research Foundation, No. 20110491841; the Capital Medical Development Fund, No. 39770714

摘要/Abstract

摘要：

背景：研究显示，在众多的种子细胞中滑膜间充质干细胞对关节软骨损伤再生修复具有许多独特的优势。

目的：对滑膜间充质干细胞的研究进展及其关节腔内注射治疗关节软骨损伤的应用进行综述。

方法：第一作者通过计算机检索PubMed和CNKI数据库2004年1月至2014年12月的相关文献，检索关键词为“滑膜间充质干细胞、注射治疗、软骨修复；Synovial mesenchymal stem cells；Intra-articular injection；Cartilage repair”，纳入57篇文献进行分析。

结果与结论：滑膜间充质干细胞分离培养方法简便，在软骨损伤修复方面具有很大的优势，通过将其注射于关节腔内治疗关节软骨损伤具有一定的可行性和安全性，作为一种潜在的治疗方式，有望给软骨损伤患者带来曙光，但仍然存在诸多问题，还需要进一步深入研究。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

关键词: 干细胞, 移植, 滑膜间充质干细胞, 注射治疗, 软骨修复, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Among various seed cells, synovial mesenchymal stem cells have unique advantages in the repair of articular cartilage injury.

OBJECTIVE: To review the progress of synovial mesenchymal stem cells and its intra-articular injection in the treatment of articular cartilage injury.

METHODS: The first author searched PubMed and CNKI by computer to retrieve articles published from January 2004 to December 2004 using the keywords of “synovial mesenchymal stem cells; intra-articular injection; cartilage repair” in English and Chinese, respectively. Finally, 57 articles were included in result analysis.

RESULTS AND CONCLUSION: It is easy to isolate and culture synovial mesenchymal stem cells, which has great advantages in cartilage repair. What’s more, intra-articular injection therapy for articular cartilage injury is feasible and safe. Intra-articular injection of synovial mesenchymal stem cells is a very promising treatment for cartilage damage, but there are still many problems to be solved in the future.

Key words: Synovial Membrane, Mesenchymal Stem Cells, Cartilage Diseases

中图分类号:

R318

袁小龙，毕声荣，余方圆. 滑膜间充质干细胞关节腔内注射治疗关节软骨损伤[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(36): 5892-5897.

Yuan Xiao-long, Bi Sheng-rong, Yu Fang-yuan. Intra-articular injection of synovial mesenchymal stem cells to treat articular cartilage injury [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(36): 5892-5897.

图/表（结果） 1

2.1 滑膜间充质干细胞的分离培养方法以及细胞注射量无菌获取膝关节髌上脂肪垫，用眼科剪剪除残留血管，镊子刮去脂肪组织，经PBS充分清洗后，获取滑膜组织用于分离滑膜间充质干细胞。常用方法有组织块接种培养法和酶化学消化法，组织块接种培养过程中不需要酶的参与，能减少消化酶对滑膜间充质干细胞的损伤，操作相对简单，获取的原代细胞相对单一，但不足之处是需要滑膜组织的量较多。酶消化法则主要分为单纯胶原酶消化法和胰蛋白酶-胶原酶混合消化法，酶消化法的难点是酶的使用浓度、消化时间不易控制。Lee等^[5]曾对以上两种方法分离培养滑膜间充质干细胞进行对比研究，结果表明两种方法获得的滑膜间充质干细胞各种生物学特性均无明显差别，说明两种方法均具有很好的可行性，可根据自身实验条件自行选择。经典的滑膜间充质干细胞培养方法是将细胞置于塑料培养瓶中的单层培养方法，但单层培养的滑膜间充质干细胞在增殖过程容易产生细胞老化、细胞分化能力降低的问题^[6]；有研究报道称，滑膜间充质干细胞在3D培养环境中，具有更强的趋向软骨细胞分化能力^[7-8]，另外把骨髓间充质干细胞置于3D条件下培养，可明显促进细胞基质的产生，可见3D培养条件移用到滑膜间充质干细胞培养上，效果也应该不错。动物体内、外实验研究显示，经细胞外基质培养增殖的滑膜间充质干细胞比单纯在普通培养瓶中培养增殖的滑膜间充质干细胞表现出更强的组织再生修复能力^[9]。另有研究者模仿正常关节软骨的力学状态，使用特殊装置使滑膜间充质干细胞一直处于剪切力培养条件下，结果显示滑膜间充质干细胞的增殖能力及向软骨细胞分化的能力均获得增强^[10-12]。De Bari等^[13]于2001年从人关节周围的滑膜中成功分离出了滑膜间充质干细胞，陈松等^[14]也成功从人滑膜组织中分离出滑膜间充质干细胞，Santhagunam等^[15]采用动态法培养人类滑膜间充质干细胞，其中趋向软骨细胞分化的基因表达上调，可见将动态培养的滑膜间充质干细胞注射到体内，可促进细胞趋向软骨细胞分化。经研究发现，对原代细胞采用单克隆法纯化，可获得梭形状的干细胞，后期经流式细胞学表型鉴定发现细胞高表达CD44、CD90，低表达CD34、CD45，可证明为滑膜间充质干细胞，而非造血及脂肪干细胞(图1)^[16]。软骨缺损修复过程中，注射的间充质干细胞由于各种原因，细胞数量会不断减少^[17-18]，除此之外，注射细胞浓度对间充质干细胞的趋化及组织修复效果也有很大的影响。将Davatchi等^[19]与Emadedin等^[20]的实验进行对比，Davatchi将(8.0-9.0)×10⁶个细胞经皮注射关节腔内治疗4例骨关节炎患者的疗效远不如Emadedin等将(20-24)×10⁶个细胞经皮注射关节内治疗骨关节炎的效果，同时Emadedin等^[20]实验仅仅一次关节内注射干细胞，虽然在术后6个月有效，但建议更多疗程的细胞注射也许对骨关节炎的治疗效果会更好。但也有研究人员报道，大剂量的间充质干细胞关节内注射会引发更大

组织炎症、增生的风险，但他们并不清楚由此引发的炎症反应对组织修复是否会产生不良影响，故仍需进一步观察^[21]。目前，关于修复软骨损伤的移植细胞的量、是否需要或允许多次移植、移植的间隔时间以及安全性如何等问题，相关研究并不是很多，研究结果尚有争议，仍需要进一步去探索。

2.2 滑膜间充质干细胞对于关节内软骨损伤修复的优势间充质干细胞可以从多种成体间充质组织中得到，而不仅仅只是来源于骨髓。不同来源的干细胞都具有向脂肪细胞、骨细胞、软骨细胞分化的潜力，相似的细胞表型以及很强的集落形成能力，因此，研究者们曾一度认为它们的生物学特性几乎没什么差别。但是，越来越多的研究报告显示，来源于不同组织的间充质干细胞，它们的生物学特性还是有一定的差异^[22-24]。曾有人将骨髓、滑膜、脂肪和骨骼肌来源间充质干细胞的软骨形成潜能进行了体外、体内比较研究，发现骨髓和滑膜来源的间充质干细胞修复软骨损伤更具有优势^[25]。早期对类风湿疾病的研究显示，于病变关节的滑膜血管翳中发现软骨细胞样细胞^[26]；Sekiya等^[27]研究发现骨关节炎程度越严重，其关节液内的间充质干细胞越多，且它们的基因与滑膜间充质干细胞具有很大的相似性。研究还发现，滑膜来源的间充质干细胞比骨髓间充质干细胞具有更强的细胞增殖能力^[28]。研究人员曾用类风湿性关节炎或骨关节炎患者病变的滑膜组织成功分离、扩增获取滑膜间充质干细胞，研究结果显示其作为一种良好的自体种子细胞具有潜在的修复软骨损伤的能力^[29]。更重要的是，以往使用其他间充质干细胞关节内移植治疗兔软骨缺损，短期具有一定的疗效，但是移植24周后，疗效便开始消退，对于滑膜间充质干细胞介导的治疗依然表现良好，进一步研究发现滑膜间充质干细胞修复形成的组织是透明软骨而非纤维软骨，并且滑膜间充质干细胞更能适应关节内的微环境^[30]。

2.3 关节腔内注射细胞治疗方法的优势不少研究认为将间充质干细胞以特殊支架作为载体修复软骨损伤是很有必要的，它将有助于提高移植细胞的存活率，保持细胞分化及增殖能力，防止移植细胞在修复局部的流失，然而，这种创伤性手术对专业技术要求比较高。显而易见，经皮关节腔内注射间充质干细胞的实验要求相对前者低很多^[31]。来自斯坦福大学一份关于间充质干细胞移植修复损伤的研究也表明，即使没有支架的辅助，单纯经皮关节腔内注射的间充质干细胞仍然能在软骨损伤模型局部保持良好的生长状态及增殖能力，同时，他们还发现，注射细胞在组织修复过程中存在两个不同的与损伤相关的细胞信号传导方式，第一步是局部炎症损伤信号引导间充质干细胞向损伤局部迁移，第二步则是局部信号分子诱导间充质干细胞向损伤组织修复需要的细胞分化。关节内注射细胞具有向损伤组织局部迁移，并在损伤局部环境具有定向分化为组织修复所需细胞的能力，从而说明关节内注射细胞具有一定的技术优势和可行性^[32]。 2.4 细胞注射治疗的应用 1994年，Brittberg等^[33]第一次将自体软骨细胞移植用于软骨缺损修复治疗，但是这种治疗方法需要两次独立开放手术，创伤相对比较大，以往实验也很难得到足够数量的软骨细胞。另外软骨细胞的增殖率很低，易受局部损伤程度的影响。目前，该治疗效果仍具有一定的争议，但这开创了细胞注射治疗的先河，对软骨损伤修复具有重要的意义。

大量体外研究显示，成纤维细胞生长因子2、转化生长因子β1、骨形态发生蛋的2等细胞因子对间充质干细胞的增殖或向软骨分化或细胞外基质的形成等具有促进作用^[34-37]，从而间接增强间充质干细胞对软骨损伤的修复能力。它们与间充质干细胞的同时应用或通过介质整合到间充质干细胞基因组中，参与损伤组织的修复具有一定的应用价值^[38]。尽管细胞因子成本高昂、半衰期短、需要多次注射，此外，如果剂量过高，容易引起诸多不良反应，但仍然为研究人员提供了一种损伤修复的治疗思路。随着软骨损伤细胞注射治疗的不断发展，以上细胞注射治疗方式将会不断得到改进和提升，从而使治疗更加简便、有效。近年来，将移植细胞或移植细胞借助辅助细胞因子或借助透明质酸等介质经皮关节腔内注射研究方法正逐步被研究者应用，例如：有研究者将含有10⁷个经DiI标记的滑膜间充质干细胞于100 μL的PBS中制成悬液，经皮关节腔内注射入关节软骨缺损兔模型中，结果显示注射10 min后> 60%的滑膜间充质干细胞附着于软骨缺损部位，在24周后仍发挥着明显的修复作用，此研究方法无需骨膜覆盖、载体辅助，操作相对简便、创伤小，容易被患者接受^[39]，并间接证明了间充质干细胞具有向损伤区域趋化迁移的能力。

有部分研究者认为，单纯的细胞移植具有一定的局限性，比如移植细胞数量在损伤局部不稳定、修复面积有限、修复所需时间相对较长、易产生钙化、远期效果不确定等问题。水凝胶作为一种细胞移植的载体，其结构与天然软骨的细胞外基质相似，尤其是可注射水凝胶对软骨修复再生具有一定的应用前景，当它与移植细胞、细胞因子等辅助介质复合后可以被直接注射到关节软骨的缺损区域，其液体形式一旦浇筑在缺损区中，水凝胶复合物可以迅速凝胶化，形成一种半固体细胞载体凝胶结构，可为移植细胞和组织生长提供适宜的环境，且能诱导滑膜间充质干细胞趋向关节软骨细胞方向分化^[40]，同时降低修复局部移植细胞的流失，弥补单纯细胞注射的不足，Park等^[41]将移植细胞、透明质酸和强力霉素水凝胶复合物经皮关节内注射治疗兔骨关节炎，取得令人满意的结果，并认为此治疗方法有助于软骨损伤的长期修复。

Jing等^[42]将超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞注入兔关节腔，MRI示踪发现干细胞不能进入关节软骨缺损部位形成有效修复，孔清泉等^[43]也发现关节腔内注入体外培养扩增的间充质干细胞，不能促进软骨缺损修复。外源性透明质酸对软骨缺损的修复有一定作用，但不能将间充质干细胞聚集到缺损处和提高其趋化能力。造成这些相互矛盾的实验结果主要是由于以下几点：①实验动物的种类不同。在修复“成功”的实验中，多数使用大鼠等低级动物，而“不成功”的实验中多数使用兔甚至更高级的动物。一方面动物越低级，自我修复能力越强，另一方面，小动物关节腔小，相对细胞浓度大，而大动物则相反。②注射细胞数量不同。研究发现，植入细胞的浓度对干细胞的趋化聚集及组织修复效果有很大影响^[44]。③对干细胞关节腔内移植修复作用的定位问题。多数研究采用前交叉韧带损伤诱发骨关节炎损伤修复模型，而单独使用关节腔注射细胞的方法进行修复，实际上这是不科学的，主要是单独注射细胞，不仅会有大量的细胞流失导致实际定植到目标区的细胞极少，而且还要面临移植细胞的追踪问题。

2.5 细胞注射治疗应用的安全性虽然不同种间充质干细胞的免疫调节机制可能存在一定的差异，但是，间充质干细胞通常都具有低免疫原性和免疫抑制特性，不表达或表达极低水平的MHC-Ⅱ类分子，同时也不表达CD80、CD86、CD40等协同刺激分子，因而缺乏有效的信号通路导致淋巴细胞的无能，最终产生免疫耐受^[45-46]，研究还显示，滑膜间充质干细胞对T淋巴细胞增殖的抑制作用，随着间充质干细胞数量的增加而加强^[47]。因此，利用同种异体间充质干细胞治疗往往不需要做HLA配型^[48-50]。除此之外，曾有人将2013年之前有关于人体关节内应用间充质干细胞产生不良反应的文献进行统计分析、系统综述，结果显示，在符合入选标准的844例间充质干细胞关节内注射患者中，除了少量部分患者在细胞移植后有短暂的轻微疼痛或关节水肿症状，仅有4例存在严重的不良反应：其中2例主要由于操作中间过程造成的，另外2例虽是肿瘤报道，但是相关研究人员均认为它们的发生与间充质干细胞移植并没有直接关系。相对于总例数，这些不良反应并不具有可比性^[21，51]。其他疾病患者应用间充质干细胞，也尚未有重大不良反应性报道。

参考文献

[1] Berninger MT, Wexel G, Rummeny EJ, et al. Treatment of osteochondral defects in the rabbit's knee joint by implantation of allogeneic mesenchymal stem cells in fibrin clots. J Vis Exp. 2013;(75):e4423.

[2] Yoshimura H, Muneta T, Nimura A, et al. Comparison of rat mesenchymal stem cells derived from bone marrow, synovium, periosteum, adipose tissue, and muscle. Cell Tissue Res. 2007;327(3):449-462.

[3] Sakaguchi Y, Sekiya I, Yagishita K, et al. Comparison of human stem cells derived from various mesenchymal tissues: superiority of synovium as a cell source. Arthritis Rheum. 2005;52(8):2521-2529.

[4] Koga H, Muneta T, Nagase T, et al. Comparison of mesenchymal tissues-derived stem cells for in vivo chondrogenesis: suitable conditions for cell therapy of cartilage defects in rabbit. Cell Tissue Res. 2008;333(2): 207-215.

[5] Lee DH, Joo SD, Han SB, et al. Isolation and expansion of synovial CD34(-)CD44(+)CD90(+) mesenchymal stem cells: comparison of an enzymatic method and a direct explant technique. onnect Tissue Res. 2011;52(3):226-234.

[6] Gerecht-Nir S, Cohen S, Itskovitz-Eldor J. Bioreactor cultivation enhances the efficiency of human embryoid body (hEB) formation and differentiation. Biotechnol Bioeng. 2004; 86(5): 493-502.

[7] Park Y, Sugimoto M, Watrin A, et al. BMP-2 induces the expression of chondrocyte-specific genes in bovine synovium-derived progenitor cells cultured in three- dimensional alginate hydrogel. Osteoarthritis Cartilage. 2005;13(6):527-536.

[8] Farrell MJ, Shin JI, Smith LJ, et al. Functional consequences of glucose and oxygen deprivation on engineered mesenchymal stem cell-based cartilage constructs. Osteoarthritis Cartilage. 2015;23(1):134-142.

[9] Pei M, He F, Li J, et al. Repair of large animal partial-thickness cartilage defects through intraarticular injection of matrix-rejuvenated synovium-derived stem cells Tissue Eng Part A. 2013;19(9-10):1144-1154.

[10] Santhagunam A, Dos Santos F, Madeira C, et al. Isolation and ex vivo expansion of synovial mesenchymal stromal cells for cartilage repair. Cytotherapy. 2014;16(4):440-453.

[11] Sekiya I, Vuoristo JT, Larson BL, et al. In vitro cartilage formation by human adult stem cells from bone marrow stroma defines the sequence of cellular and molecular events during chondrogenesis. roc Natl Acad Sci U S A. 2002;99(7): 4397-4402.

[12] Koga H, Muneta T, Ju YJ, et al. Synovial stem cells are regionally specified according to local microenvironments after implantation for cartilage regeneration. Stem Cells. 2007;25(3):689-696.

[13] De Bari C, Dell'Accio F, Tylzanowski P, et al. Multipotent mesenchymal stem cells from adult human synovial membrane. Arthritis Rheum. 2001g;44(8):1928-1942.

[14] 陈松,符培亮,丛锐军,等.人滑膜间充质干细胞的分离培养与鉴定[J].中国骨与关节外科,2014,7(2):146-151.

[15] Santhagunam A, Dos Santos F, Madeira C, et al. Isolation and ex vivo expansion of synovial mesenchymal stromal cells for cartilage repair. Cytotherapy. 2014;16(4):440-453.

[16] 陈常辉.GFP/SPIO双标记兔滑膜间充质干细胞的实验研究[D].山西:山西医科大学,2014.

[17] Sekiya I, Vuoristo JT, Larson BL, et al. In vitro cartilage formation by human adult stem cells from bone marrow stroma defines the sequence of cellular and molecular events during chondrogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002;99(7): 4397-4402.

[18] Koga H, Muneta T, Ju YJ, et al. Synovial stem cells are regionally specified according to local microenvironments after implantation for cartilage regeneration. Stem Cells. 2007;25(3):689-696.

[19] Davatchi F, Abdollahi BS, Mohyeddin M, et al. Mesenchymal stem cell therapy for knee osteoarthritis. Preliminary report of four patients. Int J Rheum Dis. 2011;14(2):211-215.

[20] Emadedin M, Aghdami N, Taghiyar L, et al. Intra-articular injection of autologous mesenchymal stem cells in six patients with knee osteoarthritis. Arch Iran Med. 2012;15(7):422-428.

[21] Pigott JH, Ishihara A, Wellman ML, et al. Investigation of the immune response to autologous, allogeneic, and xenogeneic mesenchymal stem cells after intra-articular injection in horses. Vet Immunol Immunopathol. 2013;156(1-2):99-106.

[22] De Bari C, Dell'Accio F, Vanlauwe J, et al. Mesenchymal multipotency of adult human periosteal cells demonstrated by single-cell lineage analysis.Arthritis Rheum. 2006;54(4):1209- 1221.

[23] De Bari C, Dell'Accio F, Tylzanowski P, et al. Multipotent mesenchymal stem cells from adult human synovial membrane. Arthritis Rheum. 2001;44(8):1928-1942.

[24] Huang JI, Zuk PA, Jones NF, et al. Chondrogenic potential of multipotential cells from human adipose tissue. Plast Reconstr Surg. 2004;113(2):585-594.

[25] Yoshimura H, Muneta T, Nimura A, et al. Comparison of rat mesenchymal stem cells derived from bone marrow, synovium, periosteum, adipose tissue, and muscle. Cell Tissue Res. 2007;327(3):449-462.

[26] Allard SA, Maini RN, Muirden KD. Cells and matrix expressing cartilage components in fibroblastic tissue in rheumatoid pannus. Scand J Rheumatol Suppl. 1988;76: 125-129.

[27] Sekiya I, Ojima M, Suzuki S, et al. Human mesenchymal stem cells in synovial fluid increase in the knee with degenerated cartilage and osteoarthritis. J Orthop Res. 2012;30(6):943-949.

[28] Sakaguchi Y, Sekiya I, Yagishita K, et al. Comparison of human stem cells derived from various mesenchymal tissues: superiority of synovium as a cell source. Arthritis Rheum. 2005; 52(8):2521-2529.

[29] Nagase T, Muneta T, Ju YJ, et al. Analysis of the chondrogenic potential of human synovial stem cells according to harvest site and culture parameters in knees with medial compartment osteoarthritis .Arthritis Rheum. 2008; 58(5): 1389-1398.

[30] Koga H, Muneta T, Nagase T, et al. Comparison of mesenchymal tissues-derived stem cells for in vivo chondrogenesis: suitable conditions for cell therapy of cartilage defects in rabbit. Cell Tissue Res. 2008;333(2): 207-215.

[31] Sato M, Uchida K, Nakajima H, et al. Direct transplantation of mesenchymal stem cells into the knee joints of Hartley strain guinea pigs with spontaneous osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2012;14(1):R31.

[32] Lee KB, Wang VT, Chan YH, et al. A novel, minimally-invasive technique of cartilage repair in the human knee using arthroscopic microfracture and injections of mesenchymal stem cells and hyaluronic acid--a prospective comparative study on safety and short-term efficacy. nn Acad Med Singapore. 2012;41(11):511-517.

[33] Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A, et al. Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med. 1994;331(14):889-895.

[34] Yokoyama A, Muneta T, Nimura A, et al. FGF2 and dexamethasone increase the production of hyaluronan in two-dimensional culture of elastic cartilage-derived cells: in vitro analyses and in vivo cartilage formation. Cell Tissue Res. 2007;329(3):469-478.

[35] Ab-Rahim S, Selvaratnam L, Kamarul T. The effect of TGF-beta1 and beta-estradiol on glycosaminoglycan and type II collagen distribution in articular chondrocyte cultures. Cell Biol Int. 2008;32(7):841-847.

[36] Kim YI, Ryu JS, Yeo JE, et al. Overexpression of TGF-β1 enhances chondrogenic differentiation and proliferation of human synovium-derived stem cells. Biochem Biophys Res Commun. 2014 450(4):1593-1599.

[37] Reyes R, Delgado A, Solis R, et al. Cartilage repair by local delivery of transforming growth factor-β1 or bone morphogenetic protein-2 from a novel, segmented polyurethane/polylactic-co-glycolic bilayered scaffold. J Biomed Mater Res A. 2014;102(4):1110-1120.

[38] 娄超举.BMP-2和TGF-β1双基因转染兔骨髓基质细胞修复软骨缺损的研究[D].郑州:郑州大学,2012.

[39] Koga H, Shimaya M, Muneta T, et al. Local adherent technique for transplanting mesenchymal stem cells as a potential treatment of cartilage defect. Arthritis Res Ther. 2008;10(4):R84.

[40] Choi B, Kim S, Lin B, et al. Visible-light-initiated hydrogels preserving cartilage extracellular signaling for inducing chondrogenesis of mesenchymal stem cells. Acta Biomater. 2015;12:30-41.

[41] Park H, Lee KY. Alginate/hyaluronate hydrogels for cartilage regeneration. J Control Release. 20110;152 Suppl 1: e233-234.

[42] Jing XH, Yang L, Duan XJ, et al. In vivo MR imaging tracking of magnetic iron oxide nanoparticle labeled, engineered, autologous bone marrow mesenchymal stem cells following intra-articular injection. Joint Bone Spine. 2008;75(4):432-438.

[43] 孔清泉,项舟,鲜思平,等.自体骨髓间充质干细胞与外源性透明质酸钠修复兔膝关节软骨缺损的研究[J].中国修复重建外科杂志, 2004,18(4):318-322.

[44] Emadedin M, Aghdami N, Taghiyar L, et al. Intra-articular injection of autologous mesenchymal stem cells in six patients with knee osteoarthritis. Arch Iran Med. 2012;15(7):422-428.

[45] 邱小华,戴育成,胡葵葵.脐带间充质干细胞的研究进展[J].中华临床医师杂志:电子版.2012,6(6):1494-1497.

[46] Frank MH, Sayegh MH. Immunomodulatory functions of mesenchymal stem cells. Lancet. 2004;363(9419):1411-1412.

[47] 张正政,李卫平,杨睿,等.滑膜间充质干细胞分离培养、免疫表型鉴定及在混合淋巴反应体系中的抑制效应[J].中国组织工程研究, 2012,16(19):3515-3519.

[48] Le Blanc K, Tammik C, Rosendahl K, et al. HLA expression and immunologic properties of differentiated and undifferentiated mesenchymal stem cells. Exp Hematol. 2003;31(10):890-896.

[49] Gupta PK, Das AK, Chullikana A, et al. Mesenchymal stem cells for cartilage repair in osteoarthritis. Stem Cell Res Ther. 2012;3(4):25.

[50] Carrade DD, Owens SD, Galuppo LD, et al. Clinicopathologic findings following intra-articular injection of autologous and allogeneic placentally derived equine mesenchymal stem cells in horses. Cytotherapy. 2011;13(4):419-430.

[51] Peeters CM, Leijs MJ, Reijman M, et al. Safety of intra-articular cell-therapy with culture-expanded stem cells in humans: a systematic literature review. Osteoarthritis Cartilage. 2013;21(10):1465-1473.

[52] 陈松,符培亮,吴海山.滑膜间充质干细胞在软骨修复组织工程中的研究进展[J].中华关节外科杂志: 电子版,2013,7(5):707-710 .

[53] Choi B, Kim S, Lin B, et al. Visible-light-initiated hydrogels preserving cartilage extracellular signaling for inducing chondrogenesis of mesenchymal stem cells. Acta Biomater. 2015;12:30-41.

[54] Raynaud CM, Rafii A. The Necessity of a Systematic Approach for the Use of MSCs in the Clinical Setting. Stem Cells Int. 2013;2013:892340.

[55] Orth P, Rey-Rico A, Venkatesan JK, et al. Current perspectives in stem cell research for knee cartilage repair. Stem Cells Cloning. 2014;7:1-17.

[56] Hui JH, Goyal D, Nakamura N, et al. Cartilage repair: 2013 Asian update. Arthroscopy. 2013;29(12):1992-2000.

[57] Ryu JS, Jung YH, Cho MY, et al. Co-culture with human synovium-derived mesenchymal stem cells inhibits inflammatory activity and increases cell proliferation of sodium nitroprusside-stimulated chondrocytes. Biochem Biophys Res Commun. 2014;447(4):715-720.

引言

材料方法

讨论

对于创伤或非创伤导致的关节疾病，关节镜诊断与治疗已经成为临床常规操作，通过关节镜下诊断与治疗疾病可同时获取一小片活检组织，进行分离培养，往往能获得足够临床使用的滑膜间充质干细胞，由于局部滑膜再生能力强、修复快，并发症少，上述操作对滑膜影响可忽略不计^[52-53]。此外，关节内注射治疗的方法建立已有几十年历史，在技术上操作简便、易行、侵入性较小，且治疗相关风险小，门诊即可完成。虽然滑膜间充质干细胞应用于多种动物损伤模型，结果都很理想，但它仍然存在很多不能肯定的地方，在很多研究报告中，滑膜间充质干细胞长期疗效跟踪数据仍然不多，大多数报道的都只是短期疗效观察，一些长期治疗可能出现的不良反应容易被忽视^[54]，比如：移植细胞分化过程中是否会发生肥大或矿化而最终导致关节软骨骨化、是否在修复过程中有游离体的产生^[55]。另外细胞移植后存在非靶组织中，是否会诱发或刺激肿瘤的发生，以及滑膜间充质干细胞在人(异体)或动物来源的血清培养中是否存在潜在风险都需要一一去解答；其次，滑膜间充质干细胞移植参与机体再生修复的诸多内在分子生物学机制以及移植细胞在修复局部的转归至今仍尚未明确，例如：在软骨损伤条件下，移植滑膜间充质干细胞在炎性环境下是否能增殖，增殖过程中细胞是否发生老化、分化能力降低，修复的终产物是否仍是透明软骨。国内外大部分关于间充质干细胞的研究都集中于体外基础研究、动物实验，相对于人体临床研究的数量仍然不足^[56]，但近期还是得到了不小的成就，例如Ryu等^[57]研究得出，人类的滑膜间充质干细胞与硝普钠体外共培养后刺激滑膜间充质干细胞向软骨细胞分化。因此，应该开展更多科学合理设计的多中心随机临床研究，探索滑膜间充质干细胞在软骨损伤修复临床运用的价值及前景。综上所述，大量的动物实验研究结果验证滑膜间充质干细胞作为一种组织特异性间充质干细胞在关节软骨损伤修复中应用的有效性和可行性，但在人体内应用的研究较少。对于细胞移植修复软骨损伤的研究，还应当充分考虑存在的许多其他影响因素。从实验研究角度来说，应当继续探寻移植细胞的最佳来源，细胞分离、培养、浓缩的方法，注射细胞的数量、次数及间隔时间的选择；从临床应用角度分析，应适当的考虑患者年龄、相关疾病，软骨损伤的类型、位置、面积大小；明确治疗后随访时间的长短、软骨修复的评估标准；同时，仍需不断地探索更加科学合理的实验设计和研究方法，使细胞移植修复软骨损伤治疗方法更加系统化、合理化，从而使滑膜间充质干细胞能早日应用于临床治疗。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

滑膜间充质干细胞关节腔内注射治疗关节软骨损伤

Intra-articular injection of synovial mesenchymal stem cells to treat articular cartilage injury

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 1

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	蒲锐, 陈子扬, 袁凌燕. 不同细胞来源外泌体保护心脏的特点与效应[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 1-.
[2]	林清凡, 解一新, 陈婉清, 叶振忠, 陈幼芳. 人胎盘源间充质干细胞条件培养液可上调缺氧状态下BeWo细胞活力和紧密连接因子的表达[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 4970-4975.
[3]	张秀梅, 翟运开, 赵杰, 赵萌. 类器官模型国内外数据库近10年文献研究热点分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1249-1255.
[4]	王正东, 黄娜, 陈婧娴, 郑作兵, 胡鑫宇, 李梅, 苏晓, 苏学森, 颜南. 丁酸钠抑制氟中毒可诱导小胶质细胞活化及炎症因子表达增多[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1075-1080.
[5]	汪显耀, 关亚琳, 刘忠山. 提高间充质干细胞治疗难愈性创面的策略[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1081-1087.
[6]	万然, 史旭, 刘京松, 王岩松. 间充质干细胞分泌组治疗脊髓损伤的研究进展[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1088-1095.
[7]	廖成成, 安家兴, 谭张雪, 王倩, 刘建国. 口腔鳞状细胞癌干细胞的治疗靶点及应用前景[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1096-1103.
[8]	谢文佳, 夏天娇, 周卿云, 刘羽佳, 顾小萍. 小胶质细胞介导神经元损伤在神经退行性疾病中的作用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1109-1115.
[9]	李珊珊, 郭笑霄, 尤冉, 杨秀芬, 赵露, 陈曦, 王艳玲. 感光细胞替代治疗视网膜变性疾病[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1116-1121.
[10]	焦慧, 张一宁, 宋雨晴, 林宇, 王秀丽. 乳腺癌类器官研究进展及临床应用前景[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1122-1128.
[11]	王诗琦, 张金生. 中医药调控缺血缺氧微环境对骨髓间充质干细胞增殖、分化及衰老的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1129-1134.
[12]	曾燕华, 郝延磊. 许旺细胞体外培养及纯化的系统性综述[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1135-1141.
[13]	孔德胜, 何晶晶, 冯宝峰, 郭瑞云, Asiamah Ernest Amponsah, 吕飞, 张舒涵, 张晓琳, 马隽, 崔慧先. 间充质干细胞修复大动物模型脊髓损伤疗效评价的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1142-1148.
[14]	侯婧瑛, 于萌蕾, 郭天柱, 龙会宝, 吴浩. 缺氧预处理激活HIF-1α/MALAT1/VEGFA通路促进骨髓间充质干细胞生存和血管再生[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 985-990.
[15]	史洋洋, 秦英飞, 吴福玲, 何潇, 张雪静. 胎盘间充质干细胞预处理预防小鼠毛细支气管炎[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 991-995.