临床一步法修复关节软骨缺损

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1、临床一步法修复关节软骨缺损关节软骨缺乏血管、淋巴管及神经支配，且软骨细胞有丝分裂能力差，不能 进行有效的自我修复1，因此，如何治疗关节软骨缺损面临巨大的挑战2。目前 临床上治疗关节软骨缺损的主要方法是自体软骨细胞移植（ACI）,然而ACI存 在无法避免的缺陷，即：需二次手术、软骨细胞缺乏及软骨形成受限、造成非负 重关节面软骨缺损、不适用于骨性关节炎（0A）及类风湿性关节炎（RA）患者 3-6。随着组织工程学及再生医学的发展，研究者发现间充质干细胞因其具有自 我更新、多向分化潜能及抑制免疫应答等功能，可替代软骨细胞修复关节软骨缺 损7。目前用于修复软骨缺损的间充质干细胞主要来自骨髓，需体外分离、

2、鉴定 及传代培养纯化后才能用于临床，体外培养时间长，花费大，且长时间体外培养 可能导致细胞污染8-11。因此越来越多的学者尝试利用全骨髓液或骨髓有核细胞 （BNCs）修复关节软骨缺损。利用全骨髓液或骨髓有核细胞（BNCs）修复关节软骨缺损，即所谓的一步 法修复关节软骨缺损，可充分利用骨髓液含有的一切有利因素，如细胞间的相互 作用、生长因子的诱导作用；可避免细胞因体外分离、鉴定及培养所带来的花费 及风险，且不像两步法体外扩增培养需要优质生产规范（GMP ）设备2, 6,12。目 前临床上可利用一步法治疗软骨损伤、骨软骨损伤及骨性关节炎患者。骨性关节炎2006 年, Centen。等在发表的个案报

3、告中详细描述了利用一步法治疗重度 髋关节骨性关节炎患者。术前患者的 Harris 髋关节功能评分总分为50.8 分， MRI 检测示髋关节间隙明显变窄、骨赘增生及软骨下骨囊泡形成。在间隔 4 周的时间 里，采用注射法两次向患者的髋关节注射透明质酸（HA）支架复合自体骨髓有 核细胞（BNCs）。术后4周，MRI检测示关节间隙清晰可辨，软骨下骨囊泡消失； 术后12周，采用改良视觉模拟评分法（VAS）及功能评价指标进行评估，发现 该患者的步行距离、坐姿耐受时间、站立耐受时间及日常娱乐活动较术前有了明 显的改善。软骨损伤SlynarskiM等联合应用骨膜覆盖、新鲜骨髓液注射的方法治关节软骨损伤患 者。

4、14例关节软骨损伤患者，平均年龄37岁，最大软骨缺损面积超过4cm2。术 后 6 个月，所有患者疼痛症状明显改善， 83.44% 患者恢复日常活动；术后 12 个 月，85.7%患者的国际膝关节委员会评分表评分（KIDC评分）及改良的辛辛那 提评分明显增高， KIDC 评分平均为86.57，改良的辛辛那提评分从术前的 3.3 提 高到8.4； MRI检查发现软骨表面连续，无继发的软骨下骨改变，类似正常软骨 组织。2010 年, PascarellaQ等报道了采用改良的基质诱导自体软骨细胞（AMIC） 技术，即软骨下骨转孔+纤维蛋白胶支架复合自体骨髓液，治疗股骨髁及髌骨软 骨损伤患者。19例股骨

5、髁或髌骨软骨损伤患者，平均年龄26岁，男性12例， 女性7例，平均随访时间为24个月，术前及术后采用KIDC评分、改良的Lysholm 膝关节评分、改良的Ikeuchi评分及MRI检查进行评估。术后24个月，IKDC 评分平均值由术前的30（24-40）提高到83（74-94），改良的Lysholm膝关节评 分平均值由术前的54 （38-83）提高到98 （96-100）,改良的Ikeuchi评分显示78% 患者达到优良，MRI检查发现53%的患者软骨缺损面积及软骨下骨水肿明显减 少，纤维蛋白胶和正常关节软骨结合紧密。改良的 AMIC 技术将软骨下骨转孔 和自体骨髓液一直结合，能最大限度的聚集

6、间充质干细胞（MSCs）修复关节软 骨缺损。Gigante16等联合应用微骨折术、I型胶原支架复合自体骨髓有核细胞移植， 治疗有临床症状的膝关节股骨髁关节软骨缺损患者。 5例股骨髁关节软骨损伤患 者，男性3例，女性2例，平均年龄43.4岁，平均软骨缺损面积3.70.9cm2。 术后 12个月，关节镜检查发现移植物修复满意，类似正常关节软骨；移植物组 织切片的组织学评分（ICRSII）平均为59.814.5,番红O染色显示3例为纤 维软骨组织修复， 1例为类透明软骨组织修复， 1例修复介于两者之间。骨软骨损伤2009年，Giannini6等报道了应用移植支架复合骨髓有核细胞的方法修复 踝关节距骨

7、面骨软骨缺损。 48例踝关节距骨面骨软骨缺损患者，男性27例，女 性21例，平均年龄28.59.5岁，平均骨软骨缺损面积2.070.48cm2，平均骨 软骨缺损深度4.00.9mm。48例患者因所用支架不同分成2组：胶原蛋白组23 例，透明质酸组 25例。平均随访29个月（24-35月），采用美国足踝外科协会 （AOFAS）评分表、MRI及组织学检查评估临床疗效。术后随访6、12、18、24 个月，发现胶原蛋白组及透明质酸组的AOFAS评分较术前有明显增高，但两组 间无统计学差异，术前所有患者的平均AOFAS评分为64.414.5，术后6个月 83.38.7，术后12个月 88.98.2，术后

8、24个月 91.47.7，且发现软骨缺损面 积大小与术后AOFAS评分密切相关，当软骨缺损面积3cm2时，AOFAS评分 增高率最小。平均随访4.4个月， 94%的患者可参加低强度的体育活动；平均随 访11.3个月，77%的患者可参加高强度的体育活动。术后12个月，MRI检查发 现2例患者新生软骨组织肥大；术后 24个月，所有患者新生软骨组织类似周围 正常软骨。术后12个月，取5例（无症状者3例、新生软骨组织肥大者2例） 患者修复组织行组织切片及染色，番红 O 染色显示蛋白聚糖高表达，免疫组化 染色显示II型胶原表达，且新生软骨组织与周围正常软骨组织紧密结合。2010 年, Gianninis

9、等在发表的另一报道中比较了应用不同方法修复踝关 节距骨面骨软骨缺损。 81 例患者，男性47例，女性34例，平均年龄308岁， 平均骨软骨缺损深度4.00.9mm84例患者根据不同修复方法分成3组:A组 开 放式ACI修复组（10例）；B组 关节镜下ACI修复组（46例）；C组 关节镜下 HA支架复合自体骨髓有核细胞修复组（25例），术后采用AOFAS评分、X线 检查、MRI检查及组织学切片评估临床疗效。术后12个月及36个月，所以患 者的临床症状较术前有明显改善。术后AOFAS评分，A组：术前平均3818, 术后12个月平均8914，术后36个月948； B组：术前平均5714，术后 12个

10、月平均8713，术后36个月8913； C组：术前平均6516，术后12个 月平均 899，术后 36 个月 938，各组术后评分较术前有明显统计学意义，各 组之间去统计学差异。术后踝关节 X 线检查发现各组患者病例无骨性关节炎发 生， MRI 检查发现 76%病例新生软骨组织与周围正常软骨组织紧密结合；术后 关节镜检查所有患者新生软骨组织完整，类似正常软骨组织；新生软骨组织免疫 组化染色显示II型胶原及蛋白聚糖高表达。Buda”等报道了应用HA支架复合骨髓有核细胞修复膝关节骨软骨缺损。 20例膝关节骨软骨损伤患者，男性12例，女性8例。术后随访术后随访6、 12、 18、24个月，采用IKD

11、C评分、膝关节损伤和骨关节炎（KOOS）评分、MRI 及组织学检查评价临床疗效。术前平均IKDC评分为32.914.2，平均随访29.0 4.1个月，平均IKDC评分为90.49.2（PV0.005）；术前平均KOOS评分为47.114.9，平均随访 29.04.1 个月，平均 IKDC 评分为 93.36.8 (Pv0.005),且 发现评分结果不受患者年龄、性别及骨软骨缺损面积大小的影响。术后 MAI 检 查发现 70%患者新生骨软骨组织连续平滑，与周围正常软骨组织紧密结合，软骨 下骨完整。术后新生软骨组织番红 O 染色显示细胞外基质富含蛋白聚糖，软骨 下骨及潮线清晰可见；HE染色显示软骨

12、细胞分布均一；免疫组化染色显示II型 胶原高表达。综上所述，应用一步法即全骨髓液或骨髓有核细胞(BNCs)修复关节软骨 缺损，临床疗效肯定，与应用ACI修复骨软骨缺损疗效相当6,13-18，且避免了细 胞体外分离、鉴定及培养所带来的费用及风险，更符合患者利益。然而，临床应 用间充质干细胞(hMSCs)修复关节软骨缺损，更应充分考虑其安全性。目前对 应用hMSCs安全性能的评价主要是体外实验。一些研究发现，体外培养hMSCs 不会导致自发性的染色体畸变 19, 20，然而另一些研究却发现体外长时间培养 hMSCs可导致自发性畸变21-23。同样的，在免疫缺陷的动物体内培养hMSCs也 得到了同样

13、矛盾的结论24-28。但是，在Wakitani等的一项研究中发现，应用hMSCs 修复41 例关节软骨损伤患者，随访11年零5个月，未发现局部感染及肿瘤形成 29。因此，临床应用全骨髓液或骨髓有核细胞(BNCs)修复关节软骨缺损仍面 临巨大的挑战。1. Brittberg, M., et al., Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med, 1994. 331(14): p. 889-95.2. Veronesi, F., e

14、t al., Clinical use of bone marrow, bone marrow concentrate, and expanded bone marrow mesenchymal stem cells in cartilage disease. Stem Cells Dev, 2013. 22(2): p. 181-92.3. Wakitani, S., et al., Mesenchymal cell-based repair of large, full-thickness defects of articular cartilage. J Bone Joint Surg

15、Am, 1994. 76(4): p. 579-92.4. Wakitani, S., et al., Human autologous culture expanded bone marrow mesenchymal cell transplantation for repair of cartilage defects in osteoarthritic knees. Osteoarthritis Cartilage, 2002. 10(3): p. 199-206.5. Vasara, A.I., et al., Indentation stiffness of repair tissu

16、e after autologous chondrocyte transplantation. Clin Orthop Relat Res, 2005(433): p. 233-42.6. Giannini, S., et al., One-step bone marrow-derived cell transplantation in talar osteochondral lesions. Clin Orthop Relat Res, 2009. 467(12): p. 3307-20.7. Ochi, M., et al., Transplantation of cartilage-like tissue made by tissue engineering in the treatment of cartilage defects of the knee. J Bone Join