关注世界杯|40名职业运动员使用干细胞疗法

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专家审核:江苏大学附属医院 李晶 教授

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说到运动员,不可避免要谈及的就是经常发生在他们身上的职业病,包括肌腱炎、肌肉拉伤、关节炎甚至骨折等。骨科疾病是运动员们常常遇到的疾病。在干细胞治疗研究领域,针对这一疾病取得了长足的进展,并且不断有研究成果报道。有不少国外媒体报道运动员使用干细胞来帮助恢复的新闻。

日前,国外bioinformant网站就报道了40名使用干细胞治疗的运动员[1],他们有些在膝盖、臀部、脚踝、肩膀等其他损伤部位注射了干细胞以寻求康复,也有一些运动员采用其他的再生疗法,如富血小板血浆(PRP)疗法,主要用于解决膝关节损伤和并发症、韧带断裂修复、软骨、肌腱和肌肉并发症、肘部损伤、腿部损伤等。

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运动员通常会遭受严重的伤害,有可能结束他们的职业生涯,并导致长期健康并发症。他们中的大多数人希望通过手术来解决这些损伤。根据该媒体报道,近年来,越来越多的运动员开始求助于干细胞治疗,由于重返赛场的压力,使得接受这些实验性疗法的运动员也在不断增加。

近年来,国际上陆续有治疗骨科的干细胞新药获批上市,早在2009年,欧洲便审批上市了一款名为Chondrocelect的干细胞药物,用于膝关节软骨缺损的治疗;2012年,韩国又有一款间充质干细胞药物Cartistem获批用于治疗退行性关节炎和膝关节软骨损伤;2016年,干细胞药物Maci在美国获批上市,用于治疗膝关节软骨损伤...... 在我国,根据CDE的数据,截止目前,约有6款与骨关节炎相关的干细胞新药IND通过临床默示许可,由此可见,干细胞在治疗骨科疾病潜力无限。

今天我们也将借此机会来谈谈干细胞在骨科领域的进展。

01干细胞与软骨损伤修复

长期高强度的运动会引起关节等部位软骨的磨损,而由于缺乏血管化和神经支配,关节等部位软骨损伤后再生能力有限。关节软骨损伤发病率高,社会影响大,不容小觑。在接受膝关节镜检查的大约60%的患者中可观察到软骨损伤[2]

目前,采用外科手术虽然可以使纤维软骨再生,但其机械性能要比透明软骨差。目前研究发现,干细胞治疗是一种有前景的关节软骨再生方法。尽管间充质干细胞(MSCs)在移植到软骨缺损部位时表现出向软骨细胞的分化,但越来越多的证据表明,MSCs分泌的众多生物活性因子和基质分子起到更为重要的作用,例如可调节受损的组织环境,从而发挥免疫调节功能,并促进随后的再生过程,包括细胞迁移、增殖和分化[3]

图片来自文献[3]

美国进行的一项队列研究表明[4],自体间充质干细胞植入用于软骨修复与软骨细胞修复关节软骨一样有效。此外,它可减少了1次膝关节手术,降低了成本,并将供体部位的并发症发生率降至最低。

图片来自文献[4]

此外,最近发现间充质干细胞来源的外泌体同样可以促进软骨再生,外泌体能促进内源性间充质干细胞和软骨细胞的增殖,同时对关节腔内的炎症反应具有抑制作用,还可促进软骨外基质的合成。

02干细胞促进骨愈合

骨折不愈合是骨科面临的一大挑战。在美国每年发生的1300万个骨折中,约有10%未能愈合,这会严重影响患者的生活质量。为了修复较大的缺损,需要将患者或捐赠者骨骼组织植入间隙来填补缺损。

近年来,科学家们利用干细胞分化而形成的骨骼填充物来进行缺损部位的修补。这种新材料避免了自体或异体骨骼组织作为填充物的某些缺点,这些缺点包括增加病人的恢复时间,引起慢性疼痛,移植物缺乏促进骨修复的生物分子等。

图片来自文献[5]

已经有研究[5]证明了人间充质干细胞的骨修复能力,其可显著缩小骨缺损部位范围。此外,该研究还发现人间充质干细胞来源的细胞外基质组成的支架与间充质干细胞联用时,促进骨愈合的效果比单用间充质干细胞更显著。

03干细胞治疗骨关节炎

骨关节炎常被称为“致残性关节炎”,是常见的老年人退行性疾病,近年来,在年轻人群中骨关节炎的发病率也逐渐上升。目前此病尚无有效治疗手段,临床主要以对症治疗,缓解症状为主。

研究发现干细胞可能是治疗骨关节炎的强有力武器。间充质干细胞治疗骨关节炎的可能机制如下:

1. 分泌大量的介质以防止软骨退化并刺激其修复;

2. 减少软骨细胞产生促炎细胞因子,从而阻止其炎症活动;将M1表型(炎性)的巨噬细胞转化为M2表型(非炎性),从而有助于减轻局部炎症。

3. 显著降低了与骨关节炎相关的纤维化和肥大标记物,如I、III、VI胶原纤维等。

4. 减慢软骨细胞的衰老。

图片来自文献[6]

国外发表的一项I期临床试验[7]对13名膝关节骨性关节炎Ⅱ、Ⅲ期患者关节腔内间隔1个月注射两剂间充质干细胞,对每个患者进行至少24个月的随访。结果显示关节腔内注射间充质干细胞治疗膝关节骨关节病是安全的,显著改善了Koos评分和膝关节软骨厚度。

今年,韩国首尔江东庆熙大学医院发表在《Stems Cells Translational Medcine》上的5年随访研究显示,通过向关节内注射间充质干细胞可有效治疗膝关节骨性关节炎,该疗法的安全性同样也在研究中得以证实[8]。该研究结果发现,与对照组患者相比,经过间充质干细胞治疗的膝骨关节炎患者在注射后6个月直至随访结束时,膝骨关节疼痛程度更轻且膝骨关节功能状态更好。

图片来自文献[8]

04展望

这些临床研究进展,标志着干细胞疗法在骨关节炎治疗领域日趋成熟。随着临床应用日趋广泛,除了上述的软骨损伤修复,骨愈合,逆转骨关节炎,也有研究报道了干细胞在骨肿瘤,股骨头坏死,骨质疏松中的显著疗效。相信,未来通过更大规模临床试验的探索,干细胞有望在骨科疾病治疗领域带来重大突破。

参考文献

[1]com/athletes-stem-cell-treatments/

[2] 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.

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[3] 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.

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[4] 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.

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[5] 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.

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[6] Maumus M, Pers YM, Ruiz M, Jorgensen C, Noël 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.

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[7] 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.

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[8]Kim K I, Lee W S, Kim J H, et al. Safety and Efficacy of the Intra-articular Injection of Mesenchymal Stem Cells for the Treatment of Osteoarthritic Knee: A 5-Year Follow-up Study[J]. Stem Cells Transl Med, 2022,11(6):586-596.

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