臍血在骨傷實(shí)驗(yàn)中的研究現(xiàn)況與展望

李永樂 何強(qiáng)

·綜述·

臍血在骨傷實(shí)驗(yàn)中的研究現(xiàn)況與展望

李永樂 何強(qiáng)

臍血;臍血間充質(zhì)干細(xì)胞;骨創(chuàng)傷

臍血又稱胎盤血或臍帶血，是在足月胎兒娩出之后，經(jīng)結(jié)扎臍帶斷臍，通過臍靜脈穿刺或切開引流收集到的殘存在胎盤和臍帶中的血液。研究發(fā)現(xiàn)臍血中含有豐富的干細(xì)胞，可用于造血干細(xì)胞移植，因此臍血多用于治療血液系統(tǒng)疾病和免疫系統(tǒng)疾病。已證實(shí)臍血跟骨髓一樣能促進(jìn)骨折愈合，現(xiàn)就臍血在骨傷實(shí)驗(yàn)中的研究成果、研究方向、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和問題展望闡述如下。

1 臍血細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究

1.1 臍血間充質(zhì)干細(xì)胞分化成骨的潛能 臍血中含有豐富的干細(xì)胞，干細(xì)胞是具有多向分化的多功能細(xì)胞，被稱為“萬能細(xì)胞”。研究發(fā)現(xiàn)臍血間充質(zhì)干細(xì)胞在體外可誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞［1-3］。國內(nèi)學(xué)者也對(duì)臍血間充質(zhì)干細(xì)胞分化成骨潛能進(jìn)行了研究，張赫［4］等，研究臍血間充質(zhì)干細(xì)胞生物學(xué)特性和向成骨樣細(xì)胞誘導(dǎo)分化時(shí)證實(shí)了臍血間充質(zhì)干細(xì)胞可以在體外誘導(dǎo)分化為成骨樣細(xì)胞。張積華［5］等，實(shí)驗(yàn)研究也論證了臍血間充質(zhì)干細(xì)胞可以誘導(dǎo)分化為成骨樣細(xì)胞這一觀點(diǎn)。但是臍血間充質(zhì)干細(xì)胞在體外可誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞很大程度上依賴于誘導(dǎo)條件，且成骨活性較弱，骨化過程較慢。這一關(guān)鍵問題的解決有待于進(jìn)一步研究，同時(shí)也指出新的研究方向。

1.2 臍血間充質(zhì)干細(xì)胞在骨傷實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 臍血間充質(zhì)干細(xì)胞在體外可誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞，在骨傷修復(fù)實(shí)驗(yàn)中能否發(fā)揮作用引起國內(nèi)外學(xué)者的濃厚興趣。骨缺損會(huì)嚴(yán)重影響骨折愈合甚至造成骨不連，骨缺損的治療對(duì)于骨科醫(yī)生是一個(gè)挑戰(zhàn)性的任務(wù)。研究發(fā)現(xiàn)使用臍血間質(zhì)干細(xì)胞和骨基質(zhì)為支架的組織工程化骨可以成功修復(fù)臨界大小的大鼠顱骨缺損模型［6］。進(jìn)而研究臍血間充質(zhì)干細(xì)胞在骨折愈合中的影響，結(jié)果顯示臍血間充質(zhì)干細(xì)胞能有效的促進(jìn)大鼠股骨骨折愈合［7］。相關(guān)研究顯示臍血間充質(zhì)干細(xì)胞有較強(qiáng)的誘導(dǎo)成骨作用，可以成功的修復(fù)兔股骨頭缺損性壞死［8］。臍血間充質(zhì)干細(xì)胞將為骨傷修復(fù)提供一個(gè)有效的治療方案，也必會(huì)發(fā)揮重要的作用。

臍血間充質(zhì)干細(xì)胞研究取得了令人興奮的研究進(jìn)展，有望成為理想的骨組織工程的種子細(xì)胞，雖然目前國內(nèi)外關(guān)于臍血間充質(zhì)干細(xì)胞在特定的條件下向成骨細(xì)胞誘導(dǎo)分化的研究已有較多報(bào)道證實(shí)，由于臍血干細(xì)胞在骨傷修復(fù)中的應(yīng)用是初步研究階段，所以有些問題目前無法解決有待進(jìn)一步研究:如何提高臍血間充質(zhì)干細(xì)胞的分離培養(yǎng)成功率、如何使臍血間充質(zhì)干細(xì)胞高效地向成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化、誘導(dǎo)分化后植入體內(nèi)是否能被接納相容并且發(fā)揮目的作用以及安全性如何。隨著研究的深入以及關(guān)鍵問題的解決，臍血間充質(zhì)干細(xì)胞在未來的骨傷修復(fù)中將發(fā)揮巨大作用。

2 臍血實(shí)驗(yàn)研究

2.1 與骨傷修復(fù)相關(guān)的臍血生物學(xué)特性 臍血在引起醫(yī)學(xué)界關(guān)注后諸多學(xué)者對(duì)其研究興趣與日俱增，使人們認(rèn)清臍血，從而為臍血的應(yīng)用奠下理論基礎(chǔ)。臍血中微量元素的含量高于正常成人外周血［9，10］，現(xiàn)已證實(shí)微量元素在早期骨折愈合中發(fā)揮著重要的作用。血漿是血液的重要組成部分，一些學(xué)者對(duì)臍血血漿進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)臍血血漿中含有豐富的造血生長因子，這些因子具有具有刺激造血的功能，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了FGF-4、BMP-2、BMP-7、IGF-1 骨生長因子［11，12］。在對(duì)臍血血清研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)臍血血清對(duì)骨髓基質(zhì)細(xì)胞有增殖的作用［13］。臍血的這些特性在骨傷修復(fù)中是不是發(fā)揮著重要作用需要實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)。

2.2 臍血的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究 臍血中不僅有造血干細(xì)胞還有間充質(zhì)干細(xì)胞，臍血間充質(zhì)干細(xì)胞可向多種組織分化誘導(dǎo)已得到證實(shí)，因此臍血具有組織修復(fù)潛力［14］。王蓬文［15］等，通過研究在實(shí)驗(yàn)羊背部脊椎兩側(cè)制做傷口模型，發(fā)現(xiàn)胎羊不同組分(羊水、胎皮、臍血)可促進(jìn)傷口愈合，縮短愈合時(shí)間。臍血在骨傷修復(fù)中的應(yīng)用引起眾多學(xué)者的關(guān)注和研究，骨髓的成骨特性不斷在實(shí)驗(yàn)及臨床應(yīng)用中得到證實(shí)，國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為骨髓的成骨特性主要基于骨髓基質(zhì)干細(xì)胞、骨形態(tài)發(fā)生蛋白及骨祖細(xì)胞的存在［16-18］。臍血的基本成分與骨髓相同，但不知臍血是否能像骨髓一樣促進(jìn)骨折愈合。彭明［19］等，采用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型骨折端注射的方法研究臍血是否能促進(jìn)骨折愈合，結(jié)果顯示:臍血對(duì)促進(jìn)骨折愈合具有明顯作用，愈合時(shí)間較對(duì)照組平均縮短一周以上。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比未發(fā)生明顯的全身副反應(yīng)，這是目前國內(nèi)外首例將臍血用于骨創(chuàng)傷方面的報(bào)道。為證實(shí)異種臍血是否能促進(jìn)骨折愈合把實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為新生兒臍血組和兔臍血組探討同種及異種臍血是否有促進(jìn)骨折愈合的作用，結(jié)果論證了臍血對(duì)促進(jìn)骨折愈合具有明顯作用，并發(fā)現(xiàn)兩臍血組間無明顯差異。對(duì)于局部注入臍血所產(chǎn)生的免疫作用，做了IgG和SIL-2R檢查，發(fā)現(xiàn)各組術(shù)后均比術(shù)前高，但術(shù)后各組間并無顯著差異。臍血中多為幼稚細(xì)胞，局部少量應(yīng)用，無明顯的免疫排斥反應(yīng)，這為進(jìn)一步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究提供了理論根據(jù)［20］。上述實(shí)驗(yàn)僅是說明了臍血有促進(jìn)骨折愈合的作用，至于臍血促進(jìn)骨折愈合的機(jī)理、有關(guān)組分、理化特性尚不清楚，臍血注射量、時(shí)間、方法與骨折愈合的關(guān)系還有待進(jìn)一步觀察?？傊?，實(shí)驗(yàn)中在骨折斷端僅僅注射3 ml臍血就能顯著促進(jìn)骨折愈合，若能明確其有效成分并多次局部應(yīng)用，不管是對(duì)于實(shí)驗(yàn)還是以后的臨床應(yīng)用效果都會(huì)更好。

3 臍血在骨傷方面應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

近年來應(yīng)用可注射型骨修復(fù)材料促進(jìn)骨折愈合的實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用均取得了一定成果，包括自體骨髓及復(fù)合物移植、骨形成蛋白及復(fù)合物移植、金黃色葡萄球菌液等等［21］，然而臍血這一人類生物資源有著獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3.1 來源廣泛 臍血是被遺棄的廣泛資源，采集較容易、不會(huì)對(duì)產(chǎn)婦及新生兒產(chǎn)生不良影響。

3.2 安全性高 臍血未受到放射、藥物、毒物、病菌或其他環(huán)境污染。用采血袋無菌取血大大降低了污染率。

3.3 排斥反應(yīng)低 臍血中的免疫細(xì)胞發(fā)育不成熟，抗原表達(dá)和功能活性低下，是移植后移植物抗宿主疾病發(fā)生率低的主要原因［22］。在臨床中局部應(yīng)用時(shí)經(jīng)過嚴(yán)格的交叉配血后采用同型血將不會(huì)有明顯的免疫排斥反應(yīng)。

3.4 局部用藥 骨折斷端注射用藥，對(duì)患者創(chuàng)傷小、操作簡單門診可以進(jìn)行治療。國外研究微創(chuàng)技術(shù)在骨折愈合中的應(yīng)用，包括:①注射生長因子。②注射自體骨髓等，認(rèn)為微創(chuàng)技術(shù)在治療骨不連和加快骨折愈合中是一個(gè)單一有效的治療方式［23］。

4 小結(jié)

人們從認(rèn)識(shí)臍血到應(yīng)用臍血直至后來建立了臍血庫，在醫(yī)學(xué)史上取得了輝煌的成果。然而人們對(duì)臍血的研究多集中在臍血干細(xì)胞移植方面，雖然臍血干細(xì)胞移植是一個(gè)令人振奮的治療方法治療了血液系統(tǒng)的許多疑難重病，在再生醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域也有很大的優(yōu)勢(shì)［24］。但人們對(duì)臍血的研究還不夠全面，隨著科技不斷進(jìn)步及研究的不斷深入，對(duì)其認(rèn)識(shí)也會(huì)不斷變化，從而將臍血的應(yīng)用發(fā)揮到極致而不只是局限在內(nèi)科領(lǐng)域。我們應(yīng)該充分利用臍血這一被遺棄的寶貴資源作為一種骨折治療的新方法進(jìn)一步研究，相信臍血在骨傷修復(fù)中將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景。

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075000 張家口，河北北方學(xué)院(李永樂);解放軍第二五一醫(yī)院(何強(qiáng))