單個核細(xì)胞治療骨關(guān)節(jié)炎臨床研究進(jìn)展

張文博 趙東寶

細(xì)胞制劑關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射是近年來骨關(guān)節(jié)炎(OA)治療的新趨勢，干細(xì)胞和單個核細(xì)胞（MNC）是主要細(xì)胞類型。干細(xì)胞關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療OA 展現(xiàn)了優(yōu)良的臨床效果和安全性，但我國干細(xì)胞產(chǎn)品均納入藥品管理，目前尚無任何新藥上市，且除了新藥報批周期長、開展應(yīng)用的醫(yī)院級別受限制外，還存在費(fèi)用高昂等問題，限制了其臨床廣泛應(yīng)用。MNC 是指具有單個細(xì)胞核的細(xì)胞總稱，包含有干、祖細(xì)胞等多種異質(zhì)性細(xì)胞群。研究證明，MNC 關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射對OA 有較好治療效果，安全性高，且相比于干細(xì)胞，具有制備技術(shù)簡單、設(shè)備要求低、制備時間短、費(fèi)用低、污染少等優(yōu)點(diǎn)，且手術(shù)室中可直接處理細(xì)胞，無需培養(yǎng)，一般醫(yī)療機(jī)構(gòu)均可開展。為給大量OA 患者探尋一種便捷、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的臨床治療方法，本文對MNC 制備方法、主要成分及治療OA 的有效性、安全性、可行性等進(jìn)行綜述。

1 MNC 治療OA

1.1 骨髓單個核細(xì)胞治療OA

臨床研究發(fā)現(xiàn)，骨髓單個核細(xì)胞（BMNC）治療早、中、晚期OA 均具有減輕疼痛、改善關(guān)節(jié)癥狀、提高關(guān)節(jié)功能、延緩或阻滯病程進(jìn)展的效果，且安全性好。Rodriguez-Fontan 等[1]采用自體BMNC關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療Kellgren-Lawrence （K-L）分級Ⅰ～Ⅱ級（膝關(guān)節(jié)）和T?nnis 分級Ⅰ～Ⅱ級（髖關(guān)節(jié)）的OA 患者，發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射自體BMNC 可使西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)(WOMAC)從基線的40.8%±18.3%改善到20.6%±17%，滿意度達(dá)到63.2%，64%的患者達(dá)到了9.15 分的最低限度臨床重要差異臨界值，且安全性好。Goncars 等[2]采用BMNC 單次關(guān)節(jié)內(nèi)注射治療了K-L 分級Ⅱ級和Ⅲ級的KOA 患者，結(jié)果顯示單次注射BMNC可明顯改善早期臨床癥狀，隨訪12 個月，膝關(guān)節(jié)損傷與骨關(guān)節(jié)炎評分(KOOS)改善15.3 分，膝關(guān)節(jié)協(xié)會評分（KSS）改善21.45 分，功能評分改善27.08 分，全器官磁共振成像評分(WORMS)由44.31 分改善到42.93 分，且注射BMNC 后未見不良反應(yīng)；表明單劑量注射BMNC 可部分降低Ⅱ級和Ⅲ級KOA 患者的臨床癥狀，減少關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)組織退行性改變。Themistocleous 等[3]回顧性評估單次注射BMNC 的121 例K-L 分級Ⅲ～Ⅳ級KOA(121個膝關(guān)節(jié))的臨床療效和安全性，結(jié)果顯示平均隨訪11 個月（6～30 個月）時，平均神經(jīng)病理性疼痛量表評分(NPS)從術(shù)前8.33 分減少到術(shù)后4.49 分，平均牛津膝關(guān)節(jié)評分(OKS)從術(shù)前20.20 分增加到術(shù)后32.92 分，且無并發(fā)癥發(fā)生；因此認(rèn)為，單次關(guān)節(jié)內(nèi)注射BMNC 是一種安全可靠的治療KOA 方法。Kim 等[4]研究自體BMNC 關(guān)節(jié)內(nèi)注射治療K-L分級Ⅰ～Ⅳ級膝關(guān)節(jié)退行性關(guān)節(jié)炎的效果，結(jié)果顯示注射BMNC 后3、6、12 個月，疼痛視覺模擬評分(VAS)由術(shù)前7.0 分分別降至4.1 分、3.5 分、3.3 分，國際膝關(guān)節(jié)文獻(xiàn)委員會膝關(guān)節(jié)主觀評估表(IKDC 評分)從術(shù)前37.7 分提高到59.3、66.3、69.3分，健康狀況調(diào)查問卷SF-36 評分從31.5 分提高到43.5、45.6、47.7 分，膝關(guān)節(jié)和骨關(guān)節(jié)炎結(jié)局評分從43.1 分 提 高 到64.9、68.5、70.6 分，Lysholm 膝關(guān)節(jié)功能評分從37.3 分提高到65.4、68.6、71.0 分，證明BMNC 關(guān)節(jié)內(nèi)注射能明顯減輕膝關(guān)節(jié)退行性關(guān)節(jié)炎患者疼痛，改善膝關(guān)節(jié)功能。

目前一般認(rèn)為，干細(xì)胞在MNC 治療OA 中發(fā)揮了較重要的作用，特別是在修復(fù)軟骨損傷、延緩病程進(jìn)展中，但目前尚未有MNC 內(nèi)干細(xì)胞含量與臨床治療OA 效果的相關(guān)分析報道。骨髓干細(xì)胞數(shù)量和活性受年齡影響較大，而OA 患者一般年齡較大，BMNC 是否是治療OA 的理想選擇，尚不得而知。此外，BMNC 獲取需進(jìn)行骨髓穿刺，因此創(chuàng)傷較大，患者依從性較低。

1.2 脂肪單個核細(xì)胞治療OA

1.2.1 消炎止痛

疼痛是OA 的早期警示信號,也是OA 的主要癥狀。在OA 中，炎癥細(xì)胞侵潤滑膜等關(guān)節(jié)組織，釋放白細(xì)胞介素（IL）-1β、IL-6、IL-8、IL-15 和腫瘤壞死因子(TNF)-α 等炎癥介質(zhì)，引起關(guān)節(jié)痛覺感受器閾值降低及敏感性增高，導(dǎo)致疼痛產(chǎn)生與發(fā)展[5]。Lapuente 等[6]的回顧性非對照研究評估50 例K-L 分級Ⅲ或Ⅳ級的雙側(cè)KOA(100 個關(guān)節(jié))患者臨床資料，在每個關(guān)節(jié)接受了3.21×106±0.44×106濃度、7 mL體積的脂肪單個核細(xì)胞（SVF）細(xì)胞懸液關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射1 年后，患者疼痛水平和炎癥因子表達(dá)改變，SVF 治療使Ⅲ級KOA 患者的VAS 評分由初始平均值7.08 分降低到2.12 分，Ⅳ級KOA 患者的VAS 由7.70 降低為3.96，炎癥因子L1-β 表達(dá)下降32.26%，IL-6 表達(dá)下降58.25%，IL-8 表達(dá)下降36.77%，抗炎因子IL-10 表達(dá)上升70.80%。Santoprete 等[7]回顧性分析84 例接受關(guān)節(jié)內(nèi)注射SVF 的KOA(K-L 評分≥2)患者臨床資料, 治療12 個月后，疼痛數(shù)字評分(NRS)從術(shù)前平均（5.8±1.3）分改善至（2.3±0.9）分；WOMAC 疼痛評分從（9.67±3.45）分降低到（2.65±3.45）分；60%患者在術(shù)后能停止使用所有止痛藥，而其余40%患者能減少每天止痛藥攝入量。Mehling 等[8]對經(jīng)自體SVF 治療的350 例髖關(guān)節(jié)OA 和KOA 患者臨床資料進(jìn)行回顧性研究，其中受累部位包括膝關(guān)節(jié)(63%)、髖關(guān)節(jié)(31%)、膝關(guān)節(jié)伴髖關(guān)節(jié)(6%)，經(jīng)臨床和X 線或MRI 檢查診斷為Ⅱ期64 例(18.3%)，Ⅲ期63 例(18%)，Ⅱ～Ⅲ期57例(16.4%)，Ⅲ～Ⅳ期50例(14.3%)，Ⅳ期27例(8%)。該研究顯示，SVF 治療7 d 后，45.2%的患者感到疼痛水平有所改善；治療后3、6、12 個月，疼痛水平改善的患者者分別達(dá)到75.3%、84.4%和84.9%。Garza 等[9]前瞻性雙盲隨機(jī)對照研究不同劑量SVF關(guān)節(jié)內(nèi)注射治療KOA 的有效性和安全性，高劑量治療組采用3.0×107個SVF 細(xì)胞，低劑量治療組采用1.5 ×107個SVF 細(xì)胞，安慰劑對照組采用0 個SVF 細(xì)胞。該研究顯示，注射后6 個月，高劑量組、低劑量組和安慰劑組WOMAC 評分中位數(shù)百分比分別為83.9%、51.5%和25.0%，高劑量組優(yōu)于低劑量組；治療12 個月時下降更明顯，且無嚴(yán)重不良事件報告。該研究表明，關(guān)節(jié)內(nèi)注射SVF 可明顯減輕KOA 癥狀和疼痛，是一種安全、有效的治療KOA 的方法,且有劑量相關(guān)性。

可見，SVF 治療可以減輕OA 疼痛，病變早期治療效果好于晚期，高劑量優(yōu)于低劑量，抗炎作用可能是降低疼痛的主要機(jī)制之一，但SVF 治療OA 的最合適劑量尚缺乏系統(tǒng)研究。

1.2.2 修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨損傷及促進(jìn)軟骨再生

OA 是以關(guān)節(jié)退行性變、關(guān)節(jié)軟骨破壞為主要病變的慢性關(guān)節(jié)病，理想的治療方案應(yīng)是先鎮(zhèn)痛，再阻止軟骨退化，修復(fù)軟骨結(jié)構(gòu)損傷，從而改善關(guān)節(jié)功能[10]。2011 年，Pak 等[11]進(jìn)行了首次自體SVF 治療OA 療效的病例系列報道，1 例70 歲的韓國女性O(shè)A 患者存在超過5 年的右膝關(guān)節(jié)疼痛,多次注射類固醇和透明質(zhì)酸（HA）無效，SVF關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療12 周后，MRI 檢查顯示內(nèi)側(cè)半月板軟骨和關(guān)節(jié)軟骨厚度增加；另1 例79 歲的韓國女性由于OA，有超過7 年的雙側(cè)膝關(guān)節(jié)疼痛史，多次注射類固醇和HA 無效，SVF 關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療12 周后，MRI 檢查顯示軟骨再生。該研究認(rèn)為，63%接受自體SVF 的患者軟骨缺損得到改善。Bansal 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，SVF 治療的10 例KOA患者中有6 例患者在治療后1 年MRI 檢查顯示軟骨厚度至少增加了0.2 mm。Koh 等[13]二次關(guān)節(jié)鏡觀測了16 例經(jīng)SVF 治療的KOA 患者，發(fā)現(xiàn)87.5%的患者術(shù)后至少2 年內(nèi)軟骨狀況得到改善或保持不變。Tran 等[14]一項單中心非隨機(jī)的對照研究采用SVF 治療33 例KOA 患者，結(jié)果顯示治療后24個月骨髓水腫均減輕，12、24 個月后軟骨損傷程度Outerbridge 評分從（3.0± 0.8）分分別下降到（2.7± 0.7）分和（2.0± 0.7）分。Lapuente 等[6]回顧性評估SVF 治療50 例雙側(cè)KOA 患者臨床資料，治療后1 年, 分解代謝和促炎因子如基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-2、IL-1B、IL-6 和IL-8 等表達(dá)顯著減少，而合成代謝和抗炎因子如胰島素樣生長因子（IGF）-1、IL-10 等表達(dá)顯著增加，其中MMP-2 表達(dá)下降80.24%，IGF-1 表達(dá)上升330.64%。

以上實(shí)驗(yàn)證明，SVF 治療KOA 確實(shí)具有阻滯OA 關(guān)節(jié)軟骨損傷進(jìn)展、修復(fù)軟骨缺損、促進(jìn)軟骨再生的作用，可抑制分解代謝及促炎分子表達(dá)，促進(jìn)合成代謝及抗炎分子分泌。

1.2.3 改善關(guān)節(jié)功能

Bansal 等[12]采用一次性關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射SVF 治療特發(fā)性KOA，治療后3 個月、6 個月、1 年、1.5年和2 年，WOMAC 平均總評分分別自治療前的64 分 顯 著 降 低 至52 分、46 分、42 分、38 分、41分，關(guān)節(jié)僵硬評分從基線時的6 分減少到5 分（3、6 個月時）和4 分（1、1.5、2 年時），關(guān)節(jié)功能障礙評分從基線的50 分下降到44 分、38 分、32 分、30 分、31 分，6 分鐘步行距離自治療前的1 310 英尺提高到1 400 英尺（3 個月時）和1 400 英尺以上（6 個 月、1 年、1.5 年 和2 年 時）。Fodor 等[15]采用一次性注射3 mL 1 410 萬個SVF 治療KOA，治療后3 個月膝關(guān)節(jié)活動度（ROM）平均增加10°，計時-起立-行走測試(TUG)平均時間減少2.6 s。Tsubosaka 等[16]采 用SVF 治 療57 例KL 分 級Ⅰ～Ⅳ級的KOA 患者，手持式測力儀進(jìn)行ROM和膝關(guān)節(jié)伸展、屈曲肌力檢測，發(fā)現(xiàn)ROM 基線為-6.0°～131.3°，治療后1、3、6、12 個月分別改善 到-4.8°～133.9°、-4.3°～134.3°、-3.7°～134.5°、-3.5°～132.6°；膝關(guān)節(jié)肌肉伸、屈力基線分別為202.5 Nm、99.5 Nm，術(shù)后1、3、6、12 個月分別改善到198.9 Nm 和108.2 Nm、219.0 Nm 和116.6 Nm、235.4 Nm 和124.2 Nm、261.9 Nm 和126.8 Nm。

可見，SVF 治療OA 具有明顯改善關(guān)節(jié)功能的作用，且一次性注射可能維持治療效果1 年以上，但多長時間注射1 次SVF 及多次注射是否能長期保持治療效果，尚缺乏大樣本、長周期的研究。

2 MNC 與HA 關(guān)節(jié)內(nèi)注射治療OA 的效果比較

HA 是人體組織、細(xì)胞間質(zhì)內(nèi)一種固有成分，對細(xì)胞和組織器官起到潤滑與滋養(yǎng)的作用。HA 關(guān)節(jié)內(nèi)注射是目前臨床治療OA 的常用方法，具有緩解疼痛、改善癥狀的功能。關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射細(xì)胞制劑成為研究熱點(diǎn)后，有研究比較BMNC 與HA關(guān)節(jié)內(nèi)注射治療OA 的效果與安全性。Goncars 等[17]的前瞻性隨機(jī)對照臨床試驗(yàn)研究關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射BMNC 與HA 治療KOA 的效果與安全性，治療組患者28 例（K-L 分級Ⅱ級9 例，Ⅲ級19 例），對照組28 例（K-L 分級Ⅱ級7 例，Ⅲ級21 例），治療組一次性BMNC 關(guān)節(jié)內(nèi)注射，對照組HA 關(guān)節(jié)內(nèi)注射1 周1 次，共3 次，分別于注射前及注射后3、6、12 個月進(jìn)行KOOS 和KSS 評分。該研究結(jié)果顯示，注射BMNC 后第1 周疼痛減輕，疼痛減輕和其他OA 癥狀改善持續(xù)超過12 個月，而HA 注射也有減輕疼痛和改善OA 癥狀的效果，但效果比BMNC 差，特別是隨著時間延長，臨床療效差異增大；K-L 分級Ⅱ級和Ⅲ級組間臨床改善無統(tǒng)計學(xué)差異；注射BMNC 和HA 后均未見不良反應(yīng)。李國立等[18]研究顯示，玻璃酸鈉治療OA 后3 個月內(nèi)效果較為明顯，而自體SVF 治療OA 效果可以延長至6 個月以后，且自體SVF 治療效果優(yōu)于玻璃酸鈉治療。

3 MNC 治療OA 的安全性

Shanmugasundaram 等[19]統(tǒng)計分析了包括經(jīng)4 008 次SVF 關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療3 914 例K-L 分級Ⅰ～Ⅳ級OA 患者的并發(fā)癥，發(fā)現(xiàn)注射關(guān)節(jié)反應(yīng)性積液是最常見的并發(fā)癥，發(fā)生率為0.28%，但均較輕微；供體部位除了輕微不適、水腫、硬化外，沒有嚴(yán)重并發(fā)癥，只有1 例發(fā)生膝關(guān)節(jié)感染，沒有與注射SVF 相關(guān)的腫瘤形成；在隨訪時間內(nèi)，患者中無癥狀惡化，也無一例需全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射SVF 出現(xiàn)關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、積液是常見的反應(yīng)，報道的發(fā)生率（0.28%～37%）差異較大[19-21]，但一般較輕微且持續(xù)時間在1 周內(nèi)，經(jīng)冷敷、常規(guī)口服非甾體類抗炎藥后緩解或自行緩解。

Chahla 等[22]對1980 年 至2016 年 發(fā) 表 的BMNC 治療膝關(guān)節(jié)軟骨缺損和KOA 的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了有效性和安全性研究，結(jié)果顯示所有3 項關(guān)于OA 的研究和所有8 項關(guān)于局灶軟骨缺損的研究均報道了使用BMNC 的良好或優(yōu)秀的總體結(jié)果，沒有發(fā)現(xiàn)與注射BMNC 有關(guān)的嚴(yán)重不良事件發(fā)生。BMNC 關(guān)節(jié)內(nèi)注射最常見的不良事件是關(guān)節(jié)腫脹和疼痛。Centeno 等[23]研究了616 次自體BMNC 單獨(dú)治療518 例KOA 患者與224 次BMNC 聯(lián)合脂肪移植物治療163 例KOA 患者，結(jié)果顯示BMNC 單獨(dú)治療關(guān)節(jié)腫脹和疼痛的發(fā)生率為3.7%，BMNC聯(lián)合脂肪移植物治療關(guān)節(jié)腫脹和疼痛的發(fā)生率為5.8%。Kim 等[4]研究發(fā)現(xiàn)，采用BMNC 關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療41 例退行性膝關(guān)節(jié)炎患者（75 個膝關(guān)節(jié)），結(jié)果69 個膝關(guān)節(jié)（92.0%）出現(xiàn)關(guān)節(jié)腫脹，31 個膝關(guān)節(jié)（41.3%）出現(xiàn)疼痛，腫脹平均出現(xiàn)在治療后2 周(1.5～4 周)，持續(xù)約8 周(2～13 周)，疼痛平均出現(xiàn)時間為1.3 周(術(shù)后立即～4 周)，持續(xù)時間約為4 周(2～9 周)，然后疼痛改善。

總體來看，MNC 治療OA 安全性較好，無嚴(yán)重不良反應(yīng)。注射MNC 可引起被注射關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、積液等并發(fā)癥，發(fā)生率差異較大的原因可能與制備MNC 的質(zhì)量有關(guān)，從目前報道的文獻(xiàn)來看，幾乎無MNC 質(zhì)量檢測的報告，可見對臨床級MNC 質(zhì)量檢測及控制應(yīng)是臨床開展MNC 治療OA必須的程序。

4 結(jié)語

MNC 關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療OA 通過抑制分解代謝和促炎因子表達(dá)，促進(jìn)合成代謝和抗炎因子分泌，以及MNC 內(nèi)干細(xì)胞組分向軟骨細(xì)胞分化，起到了消炎止痛、修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨損傷、促進(jìn)軟骨再生、阻止或延緩病程進(jìn)展的作用。該方法不良反應(yīng)小，可接受度高；細(xì)胞獲取操作簡單，無需體外培養(yǎng)擴(kuò)增；對醫(yī)療機(jī)構(gòu)的級別和設(shè)施要求較低；具有較好的有效性、安全性和可行性。但是，目前對MNC 種類選擇、注射劑量、次數(shù)、觀察指標(biāo)尚未達(dá)成共識；臨床級MNC 質(zhì)量控制是治療效果發(fā)揮和減少不良反應(yīng)發(fā)生的基本保障，因此進(jìn)行MNC 質(zhì)量控制勢在必行；OA 是一種慢性進(jìn)行性疾病，MNC 關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射可以維持多長時間，亦應(yīng)進(jìn)行深入研究。此外，目前臨床僅開展了BMNC、SVF 治療OA 的研究，而外周血MNC 也具有抗炎、促進(jìn)OA 軟骨再生的作用[24-26]，且獲取創(chuàng)傷小，患者接受度高，應(yīng)是MNC 治療OA 臨床研究的新方向。