自體脂肪來源血管基質組分治療膝關節(jié)骨關節(jié)炎的臨床研究

李 寶，金文銘，李 涵，向杜磊，趙 根，沈 陽，劉欣偉，邵 兵 (1.中國醫(yī)科大學北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地，遼寧 沈陽 110016；.北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院骨科/全軍重癥戰(zhàn)創(chuàng)傷救治中心，遼寧 沈陽 110016；3.錦州醫(yī)科大學北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地，遼寧 沈陽 110016；4.大連醫(yī)科大學北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地，遼寧 沈陽 110016)

骨關節(jié)炎是當今世界致殘率極高的慢性疾病之一，在全身各大關節(jié)中均可發(fā)生，臨床上以膝關節(jié)骨關節(jié)炎最為常見，嚴重影響患者的生活質量[1]。骨關節(jié)炎的發(fā)生與年齡、性別、遺傳、BMI、代謝等因素相關，骨關節(jié)炎造成的軟骨慢性損傷幾乎不可逆[2-4]。骨關節(jié)炎診療指南(2018年版)顯示，我國膝關節(jié)癥狀性骨關節(jié)炎的患病率高達8.1%，對中老年人的影響最為嚴重[5]，臨床表現(xiàn)早期以關節(jié)疼痛、腫脹為主，若不及時有效處理晚期可發(fā)生關節(jié)間隙狹窄、活動受限甚至畸形，嚴重影響患者的日常行動能力。骨關節(jié)炎可通過結合患者的臨床體征表現(xiàn)和典型影像學表現(xiàn)確診，早期骨關節(jié)炎患者可通過口服營養(yǎng)軟骨類藥物(如氨基葡萄糖)和非甾體類抗炎藥物對癥治療來延緩骨關節(jié)炎進展，但療效并不理想；晚期骨關節(jié)炎患者需接受關節(jié)置換手術，但即使進行關節(jié)置換，術后疼痛發(fā)生率仍高達40%[6]。因此，目前針對骨關節(jié)炎尚無確切有效的治療方法。近年來，干細胞應用于骨關節(jié)炎的治療逐漸成為研究熱點，國內外許多研究證實了各種來源(包括臍帶血來源、骨髓來源、胎盤來源等)的間充質干細胞治療骨關節(jié)炎的有效性，干細胞在骨關節(jié)炎的治療上展現(xiàn)出較大潛力[7-8]。自體脂肪來源血管基質組分(stromal vascular fraction，SVF)來源于自體脂肪組織，其含有多種具有修復功能的細胞及相關因子，具有一定的多向分化能力，可以修補缺損的軟骨組織，進而達到治療骨關節(jié)炎的目的[9]。但目前關于SVF應用于治療膝關節(jié)骨關節(jié)炎的臨床療效尚不明確[10-11]。因此，本研究通過探討SVF治療膝關節(jié)骨關節(jié)炎的臨床療效，為膝關節(jié)骨關節(jié)炎的臨床治療提供參考，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2019年1月至2020年1月北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院收治的膝關節(jié)骨關節(jié)炎患者48例，按照隨機數(shù)字表法將其分為觀察組(自體脂肪來源SVF關節(jié)腔內注射)和對照組(玻璃酸鈉關節(jié)腔內注射)，每組24例。2組患者基線資料比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表1。納入標準：①X射線影像學Kellgren-Lawrence(K/L)分級為Ⅲ級及以下；②年齡>45歲；③無髖關節(jié)、踝關節(jié)病變；④近6個月未注射膝關節(jié)炎治療藥物；⑤雙側膝關節(jié)受累。排除標準：①膝關節(jié)有嚴重外傷和/或手術史；②伴其他類型的繼發(fā)性關節(jié)炎、自身免疫疾病。本研究由北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院骨科運動醫(yī)學聯(lián)合瑞思坦生物科技有限公司共同進行，已通過北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院倫理委員會審批[Y(2021)027號]，所有患者均簽署知情同意書。

表1 患者基線資料比較(n=24)

1.2 脂肪組織獲取

所有患者均從腹部抽取脂肪組織，采用全身麻醉，常規(guī)消毒鋪巾，于臍下1 cm作1個直徑約0.3 cm的水平切口，20 mL注射器連接直徑為1 mm的注水針用于注射膨脹液，每側以放射狀均勻推注膨脹液[0.9%氯化鈉溶液500 mL+利多卡因(5 mL∶0.1 g)5支+碳酸氫鈉(10 mL∶0.5 g)半支+腎上腺素(1 mL∶1 mg)半支+地塞米松(1 mL∶5 mg)1支]約60 mL，推注后等待 5～10 min，直至整個手術區(qū)域膨脹達到預期效果以便進行抽吸操作。連接負壓注射器的三孔鈍頭吸脂針，經(jīng)切口刺入腹部皮下脂肪，吸脂范圍上至肋下緣連線，下至髂嵴水平，兩側至腋中線，以切口為中心，兩側呈扇形，均勻吸取脂肪組織60 mL后，縫合并包扎切口，使用彈力腹帶于腹部加壓，術畢。抽取的脂肪在注射器中垂直倒置片刻使其和膨脹液、血液相分層,以便獲取純度更高的脂肪組織，推出注射器內下層液體，將脂肪組織推入標本瓶，放入冷鏈運輸箱中運至實驗室提取干細胞。

1.3 SVF提取

首先使用PBS對脂肪組織清洗3～4次，清洗后過濾除去緩沖液，緩沖液中加入消化提取試劑(0.1%～1% W/W膠原酶溶液、2%～10% W/W海藻糖溶液和0.05%～0.15% W/W明膠溶液)，在35 ℃環(huán)境下充分震蕩并消化30～60 min，然后以900～1 400 r/min離心去除上層油脂、提取液和血細胞，加入生理鹽水洗滌并沉淀細胞，以900～1 400 r/min進一步離心5 min去除上清液，再次沉淀細胞后加入8～10倍體積量的生理鹽水重懸細胞，80～120 μm過濾器過濾后得到SVF細胞，然后再次離心、重懸、過濾，最終得到純度較高的SVF細胞。無菌環(huán)境下將提取到的約4 mL SVF試劑均分至2支 5 mL注射器中，無菌包裝后放置于冷鏈運輸箱準備注射。

1.4 關節(jié)注射

觀察組自體脂肪來源SVF關節(jié)腔內注射均在病房完成，患者取平臥位，雙膝關節(jié)放松伸直，穿刺位點選在髕周，在髕骨外側緣、上緣各作1條與肢體長軸相平行和垂直的線，兩線相交的點作為注射穿刺點。消毒鋪巾后，使用2 mL 1%利多卡因局部浸潤麻醉，穿刺針和髕骨平面成斜45°角，針尖刺向髕骨下，將2 mL SVF制劑注入關節(jié)腔內，對側膝關節(jié)注射過程同上[12-13]。對照組注射玻璃酸鈉，每次1支，每周1次，連續(xù)5周，注射具體流程同觀察組。注射用玻璃酸鈉試劑(2.5 mL)每支含玻璃酸鈉25 mg(華熙生物科技股份有限公司)。

1.5 術后處理

2組注射后1 h內鼓勵患者進行膝關節(jié)的伸直與屈曲活動，以使試劑在關節(jié)腔內充分擴散，術后24 h不限制膝關節(jié)負重，可恢復日?；顒印τ谔弁疵黠@的患者可口服非甾體類抗炎藥物鎮(zhèn)痛[14-15]。

1.6 觀察指標

通過門診復查或電話隨訪，比較2組患者術前及術后3、6、12、18個月膝關節(jié)WOMAC評分、Lysholm評分、視覺模擬量表(visual analogue scale，VAS)評分及術后相關不良反應(包括注射后關節(jié)疼痛、腫脹、發(fā)熱、感染等)的發(fā)生情況。末次隨訪時，患者進行核磁共振檢查，記錄半月板及軟骨損傷信號改善情況。WOMAC評分按照疼痛、僵硬、功能三個方面評估，滿分240分，總分80分以下為輕度骨關節(jié)炎，80～120分為中度，120分以上為重度，分數(shù)越低越優(yōu)；Lysholm評分包括跛行、腫脹、疼痛、穩(wěn)定性、絞鎖等，滿分100分，95分及以上為優(yōu)秀，85～94分為良好，65～84分為尚可，65分以下為差，分數(shù)越高代表膝關節(jié)功能越好；VAS評分滿分10分，0分代表無痛，10分代表極度疼痛，分數(shù)越低越優(yōu)。

1.7 統(tǒng)計學分析

2 結果

2.1 患者WOMAC評分、Lysholm評分、VAS評分比較

本研究納入的48例患者有45例完成隨訪，平均隨訪(19.2±0.9)個月，3例患者中途失訪(觀察組1例，對照組2例)。2組患者術前及術后3個月WOMAC評分、Lysholm評分比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；術后6、12、18個月觀察組的WOMAC評分、Lysholm評分優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。2組患者術前及術后3、6、12個月VAS評分比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；術后18個月觀察組的VAS評分低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 患者WOMAC評分、Lysholm評分、VAS評分比較分)

2.2 影像學變化

患者于末次隨訪時進行核磁共振檢查，觀察組中患者的影像學檢查顯示半月板及軟骨損傷信號較治療前改善明顯(圖1)；而對照組患者末次隨訪時影像學檢查未見損傷信號改善(圖2)。

a：術前見半月板及軟骨損傷信號；b：末次隨訪見損傷信號改善

a：術前見半月板及軟骨損傷信號;b：末次隨訪未見損傷信號改善

2.3 患者不良反應發(fā)生情況

觀察組術后出現(xiàn)1例關節(jié)疼痛加重，1例發(fā)熱；對照組出現(xiàn)1例發(fā)熱，1例關節(jié)腫脹，發(fā)熱、關節(jié)疼痛加重和腫脹等情況均于術后1周內自行緩解。2組患者隨訪期間均未出現(xiàn)感染等嚴重不良反應。2組患者不良反應發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表3。

表3 患者術后不良反應發(fā)生情況比較[例(%)]

3 討論

關節(jié)軟骨本身無血管神經(jīng)支配或營養(yǎng)，也不與周圍血管相接觸，軟骨細胞屬永久細胞，一旦分化成熟，幾乎沒有再生能力[16-17]。因此，原發(fā)或繼發(fā)原因導致的軟骨損傷無法通過軟骨再生來修復。軟骨損傷所導致的骨關節(jié)炎的治療一直是臨床較為棘手的問題，其發(fā)生、發(fā)展與年齡、性別、BMI等因素存在一定的相關性，但原發(fā)性骨關節(jié)炎的發(fā)生機制目前尚不明確，運動醫(yī)學和康復醫(yī)生認為控制BMI進而減少體質量對膝關節(jié)的壓力是延緩骨關節(jié)炎進展的有效手段，對于存在主觀癥狀者則建議口服或外用藥物對癥治療。逆轉骨關節(jié)炎病情或使其達到臨床治愈仍是醫(yī)學難題。近年來，隨著干細胞領域的拓展，其在骨關節(jié)炎治療中的應用逐漸被關注，且應用前景良好，利用干細胞或其衍生物來治療骨關節(jié)軟骨損傷進而逆轉骨關節(jié)炎成為可能[18-20]。

本研究中，觀察組術后6、12、18個月WOMAC評分及Lysholm評分均優(yōu)于對照組，且觀察組患者的手術前后影像學表現(xiàn)可觀察到軟骨損傷信號的改善，而對照組并未觀察到軟骨損傷信號的改善。這是因為相比于對照組，觀察組注射制劑中含豐富的成脂前祖細胞、富血小板血漿和一定量的免疫調節(jié)因子，在改善損傷軟骨周圍微環(huán)境的同時，SVF中的祖細胞可在一定程度上分化、增殖為軟骨細胞，起到填補缺損、修復軟骨的作用，這與其他相關研究結果相同[21]，說明關節(jié)腔內注射SVF取得了更好的臨床療效。目前應用于治療膝關節(jié)軟骨損傷的干細胞來源眾多，且都有相關報道證實了其有效性，但尚無研究對比各種干細胞的療效，并且干細胞在此領域的研究時間相對較短，尚無研究報道遠期是否有相關不良反應的發(fā)生。但可以確定的是，相比于其他來源的干細胞或制劑，SVF源于自體，幾乎無排斥反應，異質性不明顯，注射后未見嚴重不良事件的發(fā)生，同時對BMI較大的患者還能起到一定的減肥效果，因此SVF不失為一種治療骨關節(jié)炎的良好選擇方案。

本研究仍存在一些局限性：①樣本量小，隨訪中存在失訪數(shù)據(jù)，將影響最終結果的準確性及代表性；②VAS評分不夠準確，部分患者于穿刺術后因疼痛需要服用鎮(zhèn)痛藥物，使得VAS評分在本研究中并未得到準確的評估，我們猜想2組術后3、6、12個月VAS評分比較差異無統(tǒng)計學意義與服用鎮(zhèn)痛藥物有一定的相關性，對此問題暫未提出改進方法；③無法使用盲法，在本研究中因SVF的獲取需對患者本人進行全麻吸脂操作，患者對自己分組情況明確，安慰劑效應導致的偏倚無法避免。

本研究探討了關節(jié)腔內注射SVF對骨關節(jié)炎治療的有效性，經(jīng)過至少18個月的隨訪獲得了令人滿意的臨床療效，隨訪期間可觀察到膝關節(jié)功能評分均有不同程度的改善，且并未出現(xiàn)嚴重的不良反應，安全有效。但關于注射劑量和注射頻率與最佳臨床療效之間的關系仍需要大樣本、多中心的臨床研究進一步明確。