關節內注射干細胞促進軟骨再生：干細胞治療骨關節炎的流程涵蓋6大過程

目前調節骨關節炎的方法主要側重于癥狀管理；然而，這些方法通常具有顯著的副作用，可能不適合長期護理。作為傳統治療的替代方法，將干細胞注射到膝關節軟骨中是修復受損軟骨的一種有希望的選擇。

近日，發表于《生物分子與治療學》上的一項研究表明，干細胞注射治療膝關節軟骨損傷代表了骨科護理的一個有希望的前沿。

它們提供了潛在的好處，例如減輕疼痛和炎癥、促進軟骨修復和再生，以及避免膝關節手術等更具侵入性的治療的可能性。研究人員、臨床醫生和監管機構之間的持續合作對于推動該領域的發展以及將科學發現轉化為有效的臨床應用至關重要。

關節內注射干細胞促進軟骨再生：干細胞治療骨關節炎的流程涵蓋6大過程

在這篇綜述中，我們概述了干細胞治療膝關節軟骨再生的一般程序，強調了關節內干細胞注射作為骨關節炎治療選擇的潛力。我們研究并總結了膝關節干細胞治療的患者評估和準備、干細胞采集、干細胞制備、干細胞治療的注射程序、注射后護理和監測、干細胞治療的潛在結果，以及干細胞治療的注意事項和風險。

骨關節炎的的特征

骨關節炎（OA）的特點是關節軟骨和軟骨下骨退化。它是老年人群中最常見的退行性關節疾病。它的常見癥狀包括關節僵硬和疼痛、滑膜組織炎癥、骨刺形成、關節軟骨退化以及潛在骨結構的變化。已確定的致病因素包括機械應力、關節結構損傷、炎癥、氧化應激和衰老（圖1）。?

骨關節炎是影響老年人群的最常見退行性關節疾病，其特征是關節軟骨和軟骨下骨的退化。常見癥狀包括關節僵硬和疼痛、滑膜組織炎癥、骨刺形成、關節軟骨退化以及骨結構變化。已確定的病因包括機械應力、關節結構損傷、炎癥、氧化應激和衰老。

盡管研究仍在繼續，但由于組織破壞的分子機制尚不清楚，因此OA的徹底治愈或綜合管理策略仍然遙遙無期。軟骨細胞產生的、存在于關節組織和體液中的炎癥細胞因子，以及關節內組織的低度炎癥，都會影響OA的發病和進展。軟骨合成和降解之間的失衡是導致這種疾病的主要原因。

天然產物是開發新藥的絕佳來源。因此，我們的目標是開發有效的藥理學策略來恢復平衡和改善OA治療，特別是通過使用從藥用植物和天然產品中提取的新型制劑。然而，無論是我們的團隊還是該領域的其他研究人員，都沒有發現或確立明確的治療藥物。目前調節OA的方法主要集中在癥狀管理上，以減輕疼痛、提高生活質量和減少殘疾。治療方案包括藥物和非藥物干預（圖2，表1）。

當前治療骨關節炎的方法側重于癥狀管理，以減輕疼痛、改善生活質量和減少殘疾。治療方案包括藥物和非藥物干預。

非藥物治療方法強調減肥、鍛煉、使用替代藥物、多種抗炎草藥、營養保健品和手術干預。藥物治療包括非甾體抗炎藥（NSAIDs）、治療 OA的慢作用藥物、鎮痛藥、潛在的疾病改變藥物、骨靶向藥物以及關節內注射皮質類固醇和透明質酸。然而，這些療法并不能從根本上解決OA問題，而且副作用較大，可能不適合長期治療。

干細胞技術成為治療骨關節炎的新方法

在膝關節軟骨中注射干細胞是治療OA的傳統方法之外的另一種選擇，它可以治愈受損的軟骨，并有可能推遲或避免膝關節置換手術。

干細胞被定義為未分化細胞，其特點是具有以下雙重能力：在保持未分化狀態的同時，能夠經歷無數次細胞分裂周期；能夠分化為具有獨特功能和特性的特化細胞類型（圖3）。

作為調節骨關節炎的傳統方法的替代方法，將干細胞注入膝關節軟骨是一種有前途的治療選擇，旨在治愈受損的軟骨并可能延遲或避免膝關節置換手術的需要。

基于上述信息，本綜述的主要目的是解釋干細胞治療膝關節軟骨再生的一般程序，強調關節內干細胞注射可有效促進膝關節軟骨再生，是治療OA的一種選擇（圖4）。

干細胞治療骨關節炎的流程

01膝關節干細胞治療患者的評估和準備

針對膝關節軟骨損傷的干細胞治療的患者評估和準備包括通過先進的成像研究（例如磁共振成像 (MRI)）對膝關節狀況進行全面評估，同時仔細考慮患者的具體標準，包括年齡、整體健康狀況、膝關節OA的嚴重程度以及對之前治療的反應。這種系統性方法可確保干細胞治療根據患者的個人需求量身定制，最大限度地發揮潛在益處，并最大限度地降低風險。

• 全面評估：借助先進成像研究（如MRI）全面評估膝關節狀況，同時考量患者具體標準，確保治療量身定制，兼顧效益與風險。
• 成像技術：MRI是評估關鍵，能提供軟組織詳細圖像，助于判斷軟骨損傷程度、位置，觀察軟骨缺損，評估韌帶、肌腱及整體關節結構，以識別合適候選人。
• 年齡因素：雖無嚴格年齡上限，但年輕患者因再生能力與整體健康狀況更佳，通常療效更好，老年患者依個體情況也可能受益。
• 病情程度：輕度至中度膝關節OA及局部軟骨缺損患者是干細胞治療的理想人選，重度OA且大面積軟骨損失患者，該療法益處可能有限，關節置換或更合適。
• 既往治療反應：對物理療法、NSAID、皮質類固醇或透明質酸注射等保守治療反應不佳的患者，可考慮干細胞療法。

02干細胞治療骨關節炎的采集方式

干細胞來源及采集方式：

• 骨髓：含有大量間充質干細胞（MSC），通過骨髓抽吸獲取。通常在局部麻醉下，將針頭插入骨髓腔（常為骨盆骨的髂嵴）抽取少量骨髓。該過程在門診進行，由成像引導，耐受性好，不適感小。抽取的骨髓含細胞混合物，經實驗室處理分離、濃縮干細胞。
• 脂肪組織：也是MSCs的可行來源，通過抽脂術獲取。在局部麻醉下，用小套管從腹部或大腿等部位提取脂肪組織，過程相對較快，恢復時間短。收獲的脂肪經處理分離出MSCs。

兩種來源干細胞的特性與效果：

• 骨髓間充質干細胞：在治療骨關節炎（OA）和軟骨缺損方面的再生潛力獲廣泛研究與臨床試驗驗證，可有效促進軟骨修復、減少OA關節炎癥。
• 脂肪來源的間充質干細胞：與骨髓來源的MSCs有相似再生能力，臨床試驗證明其用于膝關節OA患者時，在改善關節功能和減輕疼痛方面具有安全性和有效性。

采集方式選擇依據：獲取方法的選擇取決于患者偏好、所需干細胞數量及特定臨床考慮等因素。

03干細胞治療骨關節炎的細胞制備步驟

干細胞制備涉及從收獲的骨髓或脂肪組織中精心分離和濃縮MSC。這些過程對于獲得可有效促進膝關節OA患者軟骨修復和再生的強效干細胞產品至關重要。

質量控制措施（包括活力評估、純度檢查和特性描述）可確保干細胞制備符合臨床使用的安全性和有效性標準。從骨髓或脂肪組織收獲干細胞后，下一個關鍵步驟是在實驗室中處理以分離和濃縮干細胞。

1、制備關鍵步驟：

• 分離干細胞：從收獲的骨髓或脂肪組織中分離干細胞，將其與其他細胞成分（如紅細胞、脂肪細胞、碎片等）分開。骨髓抽吸物常用離心和密度梯度分離技術處理；脂肪組織則通過酶消化，隨后離心或過濾來分離干細胞。?
• 濃縮干細胞：去除多余液體和非干細胞成分，提高干細胞效力，確保治療所需細胞數量，得到濃縮的MSCs懸浮液。

2、質量控制措施：

• 活力評估：通過活力測試評估活細胞與死細胞百分比，保證多數分離細胞具有活性，能執行再生功能。
• 純度檢查：篩選細菌、真菌、內毒素及其他病原體等污染物，進行無菌測試，確保干細胞制劑無微生物污染。?
• 特性描述：利用流式細胞術分析表面標記，確認分離細胞表達特征性MSC陽性標記（如CD73、CD90和CD105），同時缺乏造血或內皮細胞等陰性標記（如CD34、CD45等），以此準確識別和表征MSC。

04干細胞注射治療骨關節炎后的護理和監測

注射后護理和監測是膝關節軟骨干細胞治療不可或缺的組成部分，旨在增強治療效果并確保患者安全和滿意度。康復方案是針對每位患者量身定制的，以促進關節愈合和功能改善。定期隨訪使臨床醫生能夠監測患者的進展，通過臨床評估和影像學研究評估治療效果，并根據需要調整治療策略。有效的癥狀管理策略有助于干細胞治療膝關節OA 和改善患者生活質量的整體成功。

1、康復方案的重要性與內容    

• 康復方案的重要性：干細胞注射到膝關節后，康復對優化愈合過程、最大化關節功能至關重要。? ?
• 內容：康復通常由運動、物理治療方式（如超聲波、電刺激）以及依據患者特定需求和軟骨損傷程度定制的功能訓練組合而成，旨在恢復活動范圍、強化關節周圍肌肉、提升穩定性與整體功能能力。?

2、隨訪監測

• 評估方式：通過定期隨訪監測進展，醫療保健提供者評估干細胞療法有效性，臨床醫生在隨訪時評估癥狀變化、關節功能及患者生活質量改善情況。
• 影像學檢查：定期進行MRI或X射線照相，觀察軟骨結構變化，評估組織再生程度。?

3、癥狀管理

• 短期癥狀：患者注射部位可能出現暫時不適或輕微腫脹，通常幾天內消退，必要時可開具NSAID或止痛藥控制疼痛和炎癥。
• 長期策略：長期癥狀管理包括生活方式改變（如控制體重、體力活動）、關節保護技術及持續服用處方藥。

05干細胞治療骨關節炎的潛在結果

干細胞療法為OA患者帶來了良好的治療效果，包括顯著緩解疼痛、刺激軟骨再生，以及潛在的長期益處，例如推遲或避免膝關節置換手術。臨床證據支持干細胞療法在改善關節功能和生活質量方面的有效性，凸顯了其作為治療膝關節OA的寶貴治療選擇的作用。

干細胞療法修復膝關節軟骨的主要目標之一是緩解與OA相關的疼痛。干細胞具有抗炎特性，可釋放促進組織修復和減少關節炎癥的生長因子。

研究報告稱，干細胞治療后疼痛評分顯著改善，對止痛藥的依賴減少。干細胞可分化為軟骨細胞并刺激受損軟骨的再生。MSC分泌生物活性分子，促進附近細胞（包括軟骨細胞）的增殖和分化，從而修復軟骨。

研究表明，干細胞療法后，MRI上的軟骨體積和結構得到改善，表明軟骨再生的潛力。通過減輕疼痛和促進軟骨修復，干細胞療法可能會延遲或預防某些患者的膝關節置換手術。

縱向研究表明，接受干細胞療法治療的患者的膝關節功能得到持續改善，并可能避免或延遲侵入性手術干預。

06干細胞治療骨關節炎的注意事項和風險

干細胞療法可為治療OA相關癥狀提供潛在益處，包括緩解疼痛和修復軟骨。

1、治療效果差異：干細胞療法對OA相關癥狀有潛在益處，但在膝關節軟骨修復中的有效性因人而異。年齡、OA嚴重程度、整體健康狀況及干細胞制劑特征等因素會影響治療結果，患者反應不同，部分患者改善顯著，部分患者獲益溫和或短暫。

2、安全性考量：膝關節軟骨治療常用自體干細胞，降低免疫排斥或不良反應風險。采集和注射程序安全性較高，感染或組織損傷等并發癥風險極小。

3、成本與可用性挑戰：

費用差異大：治療費用因地理位置、醫療機構、具體方案及治療程度不同而有很大差別。 

可用性受限：干細胞治療的可用性和保險覆蓋范圍存在差異，可能限制部分患者獲取治療的機會。

07干細胞注射治療膝關節軟骨損傷的未來方向

正在進行的研究旨在改進干細胞分離、處理和輸送技術，以提高膝關節軟骨損傷治療的療效和結果一致性。研究人員目前正在研究優化干細胞活力、分化能力和在關節環境中的保留的新方法，以促進長期軟骨再生。

此外，干細胞療法面臨著有關安全性、功效標準和道德考慮的不斷變化的監管挑戰。世界各地的監管機構正在制定和修訂指導方針，以管理干細胞療法的臨床應用，確保患者安全和治療效果。

干細胞注射治療膝關節軟骨損傷代表了骨科護理的一個有希望的前沿，具有潛在的好處，例如減輕疼痛和炎癥、促進軟骨修復和再生，以及避免膝關節手術等更具侵入性的治療（圖5，表2）。

總結關節內注射干細胞作為膝關節骨性關節炎的治療方案

目標	評估干細胞注射膝關節軟骨和緩解骨關節炎癥狀的潛力
使用的干細胞類型	間充質干細胞 (MSCs) 脂肪干細胞 (ADSCs) 骨髓干細胞 (BMSCs)
注射部位	關節內（直接進入膝關節）
作用機制	促進軟骨修復 調節炎癥反應 刺激內源性軟骨再生
好處	減輕疼痛 改善關節功能 增強軟骨修復
挑戰	治療結果的多變性 不良反應的風險（如感染、炎癥） 成本高且可用性有限
現有證據	臨床試驗結果好壞參半 一些研究結果令人鼓舞 需要進一步研究以確定長期療效和安全性
相較于傳統治療的潛在優勢	與外科手術相比，創傷性更小 有可能改善病情
未來方向	干細胞制備和管理的標準化 長期隨訪研究 聯合療法和優化方案的探索

表2

主要參考資料：Lee HJ, Hossain R, Baek CH, Lee CJ, Hwang SC. Intra-Articular Injection of Stem Cells for the Regeneration of Knee Joint Cartilage: a Therapeutic Option for Knee Osteoarthritis – a Narrative Review. Biomolecules & Therapeutics. 2025 Jan;33(1):86-94. DOI: 10.4062/biomolther.2024.139. PMID: 39632656; PMCID: PMC11704397.

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