間充質(zhì)干細胞移植治療股骨頭壞死的臨床療效

張 婷，周冬梅，蔡欣諾，劉春梅，宋遠圓，殷松樓

徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，江蘇 徐州 221002

股骨頭壞死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是一種以骨細胞和骨髓死亡為特征的疾病，是由于多種原因?qū)е碌墓晒穷^供血障礙，進而導(dǎo)致軟骨下骨的退化、壞死，最終導(dǎo)致股骨頭塌陷［1］。該疾病主要影響30～55 歲青年人和中年人［2］，如果錯過了早期治療，會造成關(guān)節(jié)塌陷、股骨頭變形、嚴(yán)重的關(guān)節(jié)疼痛和功能受限，給患者帶來極大的痛苦。目前ONFH 的治療選擇包括高壓氧、磷酸鹽、抗凝、髓芯減壓、植骨等［3］，但以上方法均不能逆轉(zhuǎn)病程，最終大部分需要全髖關(guān)節(jié)置換。全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的假體壽命有限，此外還可能發(fā)生假體松動和感染等并發(fā)癥。因此，ONFH 的早期有效的干預(yù)正受到越來越多的關(guān)注。

隨著干細胞和組織工程學(xué)的深入研究，近年來間充質(zhì)干細胞用于治療股骨頭壞死在動物實驗和臨床應(yīng)用中均顯示出令人鼓舞的成果［4］。多項研究通過髓芯減壓聯(lián)合植入自體骨髓間充質(zhì)干細胞取得了明顯療效［5-7］，但髓芯減壓創(chuàng)傷性較大，ONFH患者自體骨髓間充質(zhì)干細胞本身存在缺陷。目前關(guān)節(jié)腔局部植入人臍間充質(zhì)干細胞治療股骨頭壞死的臨床研究報道較少。本文旨在觀察超聲引導(dǎo)下關(guān)節(jié)腔局部植入人臍間充質(zhì)干細胞對股骨頭壞死的臨床療效和安全性，以探索ONFH 治療的新方法。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2017年1月—2019年9月在徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科收治的符合2006年中華醫(yī)學(xué)會骨科分會ONFH 的診斷標(biāo)準(zhǔn)［8］，均同意接受臍間充質(zhì)干細胞治療的21例患者。本研究經(jīng)徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。治療前患者簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）患者均為風(fēng)濕免疫病患者，有髖關(guān)節(jié)疼痛和功能受限，糖皮質(zhì)激素應(yīng)用史，診斷為股骨頭壞死；（2）年齡大于18 歲；（3）患者簽署知情同意書并能接受臍間充質(zhì)干細胞局部移植治療；（4）按照世界骨循環(huán)研究學(xué)會（ARCO）［9］分期標(biāo)準(zhǔn)進行分類，處于Ⅱ～Ⅲ期；（5）患病髖關(guān)節(jié)無外傷史和手術(shù)史。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）外傷導(dǎo)致的股骨頭壞死；（2）ARCO分期Ⅳ期；（3）年齡小于18 歲；（4）其他髖關(guān)節(jié)疾病。

采用博雅干細胞公司提供的臍間充質(zhì)干細胞，每個關(guān)節(jié)腔植入細胞總數(shù)1×107。細胞形態(tài)為塑料瓶底貼壁生長，通過支原體檢測、無菌檢測、供者病毒檢測、內(nèi)毒素檢測。存活率檢測>85%，流式細胞學(xué)檢測CD105、CD73 和CD90 陽性，CD45、CD34、CD11b、CD19 和HLA-Ⅱ表達陰性，符合2006年國際細胞治療學(xué)會提出的對間充質(zhì)干細胞的標(biāo)準(zhǔn)［10］。

1.2 方法

1.2.1 疼痛評分方法

采用視覺模擬評分法（visual analogue scale，VAS）用于疼痛的評估。

1.2.2 髖關(guān)節(jié)功能評價方法

使用Harris髖關(guān)節(jié)評分（HHS）［11］對患者進行臨床評估。分別計算出移植前、移植后3、6、12個月患者髖關(guān)節(jié)功能的Harris評分。滿分100分，90～100分為優(yōu)，80～89分為良，70～79分為中，小于70分為差。

1.2.3 髖關(guān)節(jié)影像學(xué)評價方法

（1）觀察ARCO分期有無進展；（2）使用GE公司Signa 1.5T Infinity TwinSpeed 型超導(dǎo)磁共振成像系統(tǒng)，取髖關(guān)節(jié)MRI圖像T1像冠狀位上股骨頭壞死面積最大的平面，使用GE Healthcare Advantage Workstation 軟件測算低信號區(qū)域面積，測算3 次，取平均值［12］。

1.2.4 干細胞移植方法

患者平臥位，超聲選擇穿刺點，常規(guī)消毒鋪巾，超聲探頭支架引導(dǎo)下穿刺進針至股骨頭表面，注射適量的生理鹽水，根據(jù)超聲下表現(xiàn)確認(rèn)穿刺針頭在髖關(guān)節(jié)腔內(nèi)，緩慢注入臍間充質(zhì)干細胞1×107，約1.8 mL。

1.3 觀察指標(biāo)

（1）對患者髖關(guān)節(jié)疼痛及功能等進行臨床評價；（2）對髖關(guān)節(jié)行影像學(xué)評價；（3）不良事件。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 26.0 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。計量資料經(jīng)正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布的資料均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，不同組間Harris評分變化量比較采用獨立樣本t檢驗，不同時點Harris評分比較采用單因素重復(fù)測量方差分析，進一步采用Bonferroni 法進行兩兩比較。檢驗水準(zhǔn)均為P<0.05有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者基本特征

本研究共納入符合標(biāo)準(zhǔn)的患者21例，年齡27～55 歲，平均年齡（36.7±6.9）歲，8例為雙側(cè)，共29髖。按ARCO分期標(biāo)準(zhǔn)，Ⅱ期17髖（64.2%），Ⅲ期12髖（35.7%）。所有患者均完成治療及隨訪，平均14.6（12～16）個月。見表1、2。

表1 移植前患者的基本信息Tab.1 Basic information of patients before transplantation

表2 納入29髖的詳細特征Tab.2 Characteristics of 29 hips included in the study

2.2 臨床癥狀

移植后3、6、12個月患者VAS評分分別為（5.29±1.59）分、（3.76±1.22）分、（2.10±0.70）分，較移植前的（6.86±1.31）分明顯降低（P<0.05）。

患者臨床癥狀改善具體表現(xiàn)為：（1）患側(cè)髖關(guān)節(jié)疼痛改善共19例（90.4%）；（2）步態(tài)改善或行走距離延長共17例（80.9%）；（3）關(guān)節(jié)活動范圍改善共14例（66.6%）。

2.3 不同ARCO分期患者各時點Harris評分比較

不同ARCO分期患者各時點Harris評分比較結(jié)果見表3、圖1。不同分期患者各時點Harris評分經(jīng)單因素重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），進一步采用Bonferroni法對不同分期及總體患者各時點Harris評分進行兩兩比較結(jié)果顯示，移植后3、6、12個月時Harris評分均明顯高于移植前，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），移植后3、6、12個月時Harris評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

表3 不同ARCO分期患者各時點Harris評分比較Tab.3 Comparison of Harris scores at different time points in patients at different ARCO stages

2.4 不同ARCO分期患者各時點相對于術(shù)前Harris評分變化比較

不同ARCO分期患者各時點Harris評分變化比較結(jié)果見表4。不同ARCO分期患者各時點Harris評分變化經(jīng)獨立樣本t檢驗結(jié)果顯示，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

表4 不同ARCO分期患者各時點Harris評分變化比較Tab.4 Comparison of Harris score changes at different time points in patients with different ARCO stages

2.5 影像學(xué)評價

21例患者中，移植后各隨訪時間點均沒有出現(xiàn)ARCO分期進展。移植后12個月MRI T1像上壞死面積［（187.27±11.01）mm2］較移植前［（236.31±23.43）mm2］明顯縮?。≒<0.05），見圖1。

圖1 患者右側(cè)股骨頭壞死療前后變化Fig.1 The changes of the right side before and after treatment for osteonecrosis of the femoral head of the patient

2.6 不良反應(yīng)

3例患者出現(xiàn)移植后短期患側(cè)關(guān)節(jié)疼痛加重，經(jīng)非甾體類抗炎藥治療后緩解。所有患者隨訪過程中未出現(xiàn)發(fā)熱、胃腸道癥狀、局部感染、穿刺部位皮疹、免疫排斥等不良反應(yīng)。

3 討論

2013年全國代表性調(diào)查結(jié)果顯示，在中國15歲及以上人群中，估計有812萬人被診斷為非創(chuàng)傷性股骨頭壞死，且發(fā)病率正逐年增加［13］。股骨頭壞死通常與一個或多個危險因素有關(guān)，如髖部創(chuàng)傷、酗酒、使用糖皮質(zhì)激素、自身免疫性疾病等，但確切的病理生理機制仍不清楚［14］。在非創(chuàng)傷性股骨頭壞死中，使用糖皮質(zhì)激素和過量飲酒占病因的80%以上［2］。風(fēng)濕免疫性疾病及長期類固醇激素患者是非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的高風(fēng)險人群。Lieberman 等［15］的研究顯示，在未經(jīng)治療的股骨頭壞死自然病程報道中，一旦出現(xiàn)股骨頭塌陷，87%的髖關(guān)節(jié)會在2年內(nèi)進展到進行全髖關(guān)節(jié)置換。

本研究分析了21例股骨頭壞死患者局部移植人臍間充質(zhì)干細胞的臨床療效，治療有效且安全。疼痛和跛行等臨床癥狀得到改善，Harris評分明顯提高，以及影像學(xué)改善。這與近年來許多評估干細胞對ONFH 的治療效果的臨床研究結(jié)果相似［4］。Hernigou 等［16］研究表明，基于病理標(biāo)本的股骨頭壞死體積測量值與磁共振成像（MRI）中的壞死體積（低信號強度區(qū)域）之間密切相關(guān)，所以我們選擇劉江鋒等［12］的方法，測算髖關(guān)節(jié)MRI圖像T1像冠狀位股骨頭壞死面積最大的平面上低信號區(qū)域面積，用于評估影像學(xué)結(jié)果。目前大多數(shù)間充質(zhì)干細胞治療ONFH 臨床研究表現(xiàn)出積極的結(jié)果，包括減輕疼痛、改善功能、逆轉(zhuǎn)或延遲病情發(fā)展、減少全髖置換手術(shù)率等，但一些研究人員對此方法有所保留。不同的結(jié)果可能與患者的選擇（患者ONFH 的階段）、干細胞的植入方式、植入的細胞數(shù)量等有關(guān)。Ma等［17］報道ONFH 的階段可能影響干細胞治療的結(jié)果，Ⅳ期患者更傾向于不良預(yù)后，干細胞治療晚期股骨頭壞死不能很好地發(fā)揮作用，故本研究未納入ARCO Ⅳ期病例。目前臨床研究中干細胞治療股骨頭壞死的方法主要有髓芯減壓聯(lián)合干細胞移植、局部動脈灌注干細胞、靜脈輸注等。本研究采用超聲引導(dǎo)下關(guān)節(jié)腔局部移植的方法，具有創(chuàng)傷性小、操作便捷等優(yōu)勢。

干細胞是一組具有自我更新和形成分化細胞能力的細胞。許多研究證實間充質(zhì)干細胞具有向成骨細胞、血管內(nèi)皮細胞等分化的潛能。研究表明，間充質(zhì)干細胞治療股骨頭壞死主要通過改善股骨頭的血液供應(yīng)和改善骨骼重建等方面作用。間充質(zhì)干細胞的移植可以增加內(nèi)皮祖細胞的數(shù)量和血管生成細胞因子的分泌，從而可以誘導(dǎo)新生血管形成并改善股骨頭的血液供應(yīng)［18］。另外，間充質(zhì)干細胞分化為成骨細胞，形成新生骨，以改善骨骼重建。間充質(zhì)干細胞的來源包括脂肪組織，骨髓和臍帶等［19］。本研究選擇的是異體人臍間充質(zhì)干細胞：Lee 和Houdek 等［20-21］研究證實，在非創(chuàng)傷性O(shè)NFH患者中，間充質(zhì)干細胞的成骨和增殖減少，故從這些患者分離出的自體干細胞可能治療效果欠佳。有研究表明激素以及酒精所致的股骨頭壞死患者經(jīng)骨髓間充質(zhì)干細胞治療后，分化成骨的可能性很小，更傾向于分化為脂肪細胞。而人臍間充質(zhì)干細胞具有低免疫原性、體外擴增傳代多、產(chǎn)量高等特點，同時來源豐富，容易收集，且不存在倫理問題。既往的研究資料顯示，臍來源的間充質(zhì)干細胞在器官修復(fù)、成骨及方面均表現(xiàn)出優(yōu)良的種子細胞特征，其成集落生長潛能及成骨時間早于骨髓等其他來源的間充質(zhì)干細胞［22］。

總之，本研究初步證實了關(guān)節(jié)腔局部植入間充質(zhì)干細胞治療早、中期股骨頭壞死，可改善關(guān)節(jié)功能及影像學(xué)進展，是臨床上治療股骨頭壞死的一種極具前景的安全、有效手段。但本研究為單中心、病例數(shù)少及隨訪時間較短，需要多中心大樣本前瞻性隨機對照研究進一步證實其有效性、安全性。