间充质干细胞移植重塑膝关节软骨：6例临床案例的疗效验证与机制探讨

膝关节作为人体最大且最复杂的承重关节，在日常活动中扮演着关键角色。膝关节软骨损伤极为常见，像运动员高强度训练、老年人关节退变，甚至普通人群的意外扭伤，都可能导致损伤。

随着社会老龄化加剧以及运动相关损伤的增多，膝关节软骨损伤患者数量持续攀升，严重影响人们的生活质量，已然成为亟待解决的医学难题。传统治疗手段如药物保守治疗、手术修复等，虽在一定程度上能缓解症状，但存在局限性，难以实现受损软骨的完全再生和功能恢复。

近年来，再生医学领域的迅猛发展为膝关节软骨修复带来了新曙光。间充质干细胞（MSC）因具有多向分化潜能与免疫调节特性，备受关注。其来源多样，如骨髓、脂肪组织、脐带间充质干细胞，各有特点（表1），经体外扩增后可通过关节内注射移植至受损软骨组织。

其中，脐带血间充质干细胞（UCB – MSCs）凭借其独特的生物学特性，如多向分化潜能、免疫调节能力、来源丰富且无伦理争议等优势，在膝关节软骨修复的临床研究中备受瞩目。

间充质干细胞移植重塑膝关节软骨：6例临床案例的疗效验证与机制探讨

近日，海南医学院第二附属医院在期刊杂志《Medicine》上发表了一篇”脐血间充质干细胞修复膝关节软骨的临床研究进展“的文献综述。

该综述表明脐带血间充质干细胞移植作为一种修复膝关节软骨的新方法，在临床上已显示出良好的效果和安全性，为膝关节软骨损伤患者提供了一种有效的治疗选择。

脐血间充质干细胞修复膝关节软骨的临床研究进展

本综述基于系统的文献检索策略，利用PubMed、Embase、Cochrane Library、Web of Science和Google Scholar等数据库，主要关键词为“UCB-MSCs”、“KOA”或“软骨修复”。搜索重点是2000年至2024年期间发表的英文研究，选择了与UCB-MSCs在膝关节软骨修复中的临床研究和评论，确保纳入的文献在科学上严谨、全面且相关。

脐带血间充质干细胞的特点

1.多谱系分化潜能：UCB-MSC作为成体干细胞，在适宜诱导条件下，能分化为骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、神经元、肌细胞等多种细胞类型 ，展现出多谱系分化能力。

2.来源与获取：主要存在于脐带血、脐带、脐周血管和脐带胶中。源于新生儿脐带血，该生物材料具有非侵入性获取的特点，不仅资源丰富，而且易于获取与储存。 

3.分离培养方法： 

• 直接法：提取UCB-MSC的主要步骤是从脐带血中分离MNC（含淋巴细胞、单核细胞等免疫细胞），因其是干细胞和祖细胞来源，经数次液体交换与传代培养，筛选出具备MSC特征的细胞。 
• 间接法：先让脐带血中的MNC与纤连蛋白或其他粘附因子结合，再转移至培养皿，利用MSC对粘附因子的亲和力，分离出纯度更高的MSC。

4.表型特征：UCB-MSC的表型与其他来源MSC相似，表达间充质标志物CD73、CD90、CD105，不表达造血标志物CD34、CD45以及免疫原性分子HLA-DR。

5.免疫调节特性：可抑制T细胞、B细胞、自然杀伤细胞和树突状细胞等效应细胞的活化与增殖，促进调节性T细胞产生，还能分泌多种抗炎和促修复因子，减轻组织损伤与炎症反应。 

6.独特优势： 

• 伦理与年龄优势：源于新生儿脐带血，无伦理问题与年龄限制，数量充足。 
• 增殖能力：增殖能力强，体外培养传代次数多，且分化潜能不会丧失，寿命长。 
• 免疫特性：免疫原性低，免疫调节能力强，异体移植不易引发排斥反应，适合作为“万能供体”。 
• 分化可塑性：具有较强可塑性和分化潜能，能分化成更多样化细胞类型，甚至可跨胚层分化。 

综上所述，UCB-MSC在膝关节软骨修复方面具备广阔应用前景。

脐带血间充质干细胞在治疗6项膝关节软骨修复中的临床案例

近年来，脐血间充质干细胞在膝关节软骨修复的临床应用受到关注，通过文献检索，我们整理出六篇具有代表性的临床研究（表2）。

临床案例一：同种异体人脐带血间充质干细胞在治疗膝关节内侧单髁骨关节炎胫骨高位截骨术后软骨再生方面比骨髓抽吸浓缩物更有效

2021年，Lee等研究了利用UCB-MSCs或骨髓抽吸浓缩物（BMAC）在HTO中再生软骨的效果。他们回顾性研究了2015年1月至2019年12月接受HTO和微骨折关节镜联合BMAC或同种异体UCB-MSCs治疗的单髁内侧OA和接吻病变患者，结果显示内侧股骨和胫骨髁全层软骨缺损（≥国际软骨修复协会3B级）。该研究比较了2种方法对膝关节内侧单髁OA患者软骨修复的影响。

结果显示，无论采用哪种治疗方法，在膝关节内侧单髁骨关节炎的软骨再生治疗中，UCB-MSC方法比BMAC方法更有效，尽管两种方法都改善了患者的临床状况。

临床案例二：骨髓抽吸浓缩物和同种异体人脐带血间充质干细胞移植治疗膝关节软骨缺损的比较：2年随访临床和磁共振成像结果评估

2020年Ryu等对BMAC和UCB-MSC植入治疗膝关节软骨缺损进行了对比研究，评估了两种不同类型的MSC植入治疗膝关节骨关节炎的临床和磁共振成像（MRI）结果。

他们回顾性评估了52例患者，这些患者在术后2年分别接受了BMAC（25例）和UCB-MSC（27例）软骨修复手术。使用视觉模拟量表、国际膝关节文献委员会主观评分和膝关节损伤和骨关节炎结果评分来评估临床结果。

使用磁共振观察软骨修复组织评分和基于国际软骨修复协会软骨修复评分系统改进的MRI评估来评估软骨修复。两组在2年的随访中均显示显著的临床和MRI改善，但两组之间没有显著差异。研究提示BMAC或UCB-MSC植入是治疗膝关节软骨缺损安全有效的方法，但仍需更多病例和长期前瞻性研究。

临床案例三：同种异体脐带血间充质干细胞移植与微骨折治疗老年患者大型全层软骨缺损的疗效对比：一项多中心随机临床试验和延长5年临床随访

2021年，Lim等进行了一项随机对照临床试验，比较了UCB-MSC-HA植入和微创手术治疗老年患者大面积全层软骨缺损的效果。

结果显示，与微创手术组相比，UCB-MSC-HA植入组的48周软骨修复等级、组织学评分和临床评分均优于微创手术组，并且在5年的随访中这些改善得以维持。该研究表明UCB-MSC-HA植入是一种可靠的软骨再生方法，适用于治疗老年患者的大面积全层软骨缺损。

临床案例四：脐带间充质干细胞移植治疗骨关节炎的有效性和安全性

2017年，刘氏等对3例膝骨关节炎患者进行了临床研究，通过关节腔内注射单次UC-MSC移植，细胞总数为5～7×107，移植后随访3个月，观察临床疗效和膝关节功能恢复情况。

结果显示患者疼痛明显缓解，日常活动能力提高。治疗前后血常规、肝功能、肾功能等生化指标无明显差异。该研究认为关节腔内注射UC-MSC移植可改善临床症状，延缓骨关节炎进展，可能是一种安全有效的治疗选择。但其远期疗效仍需进一步观察。

临床案例五：人脐带间充质干细胞关节内注射治疗退行性膝关节骨关节炎的疗效观察

2016年，在一项随机对照试验中，Wang等人评估了人脐带MSCs与透明质酸钠关节内注射对中度至重度退行性膝骨关节炎的疗效。

6个月内，MSC组与对照组相比，关节功能和生活质量显著改善，治疗后长达6个月仍能保持良好状态。尽管MSC组患者最初疼痛和肿胀更常见，但他们的Lysholm、西安大略和麦克马斯特大学关节炎指数以及SF-36评分均显示出持久的改善，表明MSC注射是缓解骨关节炎症状的有效选择。

临床案例六：人脐带血间充质干细胞移植治疗膝关节骨关节炎

2020年，在Pak的一项研究中，人类脐带血MSCs被用于治疗膝关节骨关节炎患者，这些患者有严重的全层缺损（>2.0cm²）。

在253名患者中，有64名在1年后接受了第二次关节镜检查，结果显示国际膝关节文献委员会、西安大略和麦克马斯特大学关节炎指数和视觉模拟量表评分有显著改善。Oswestry关节镜评分对软骨再生进行了良好的评分，具有显著的功能和疼痛缓解效果，这表明人类脐带血MSCs是一种有前途的治疗方法，适用于需要膝关节置换术替代方案的年轻患者。

脐带血间充质干细胞在膝关节软骨修复中的临床疗效与安全性分析

1. 临床疗效

促进软骨再生与功能改善：UCB-MSC移植能够推动膝关节软骨的再生进程，有效改善关节功能，缓解疼痛症状，显著提升患者的生活质量。

• 与自体软骨细胞移植或微骨折手术相比较，在膝关节软骨修复方面，UCB-MSC移植展现出相似甚至更优越的效果。特别是对于老年患者群体，UCB-MSC移植所带来的益处尤为显著。

相关作用机制：UCB-MSC具备高增殖能力、强大的分化潜能、良好的稳定性以及可塑性，这些特性是其发挥良好治疗效果的关键因素。同时，UCB-MSC移植可通过多种复杂机制增强软骨修复效果。

• 例如，它能够对免疫反应进行调节，抑制炎症反应的发生，促进血管生成，为组织修复提供必要的营养支持，还能刺激软骨细胞的增殖与分化。其具体实现途径是通过分泌多种生长因子、细胞因子以及外泌体，这些物质在细胞间通讯和组织修复过程中发挥着重要的调节作用。 

2. 安全性

现有良好表现：就目前已开展的UCB-MSC移植临床研究结果来看，尚未发现感染、肿瘤以及免疫排斥等严重不良事件。

• 这表明UCB-MSC移植在膝关节软骨修复的应用中，具有良好的安全性和耐受性。其低免疫原性、强大的免疫调节能力以及不存在伦理争议等特点，为这种良好的安全性提供了有力保障。 

需加强评估监测：尽管目前临床研究呈现出较好的安全性态势，但不可忽视的是，现有临床研究在安全性监测和报告方面存在不足。

因此，为了更全面、深入地了解UCB-MSC移植的安全性，有必要进一步强化对UCB-MSC移植的安全性评估和监测工作。这将有助于及时发现潜在的安全隐患，为UCB-MSC在膝关节软骨修复领域的广泛应用提供更加坚实的安全基础。

脐带血间充质干细胞治疗膝骨关节炎临床应用中的问题和局限性

尽管UCB-MSCs在膝关节软骨修复前景良好，但仍存在局限： 

1.定义与鉴定标准不统一：国际上无UCB-MSC定义和鉴定标准共识，不同培养与处理方法影响其数量、质量等特性，体外培养还可能致表型改变、功能衰退及基因变异。需建立科学、准确、可靠、可重复的定义与鉴定标准，以及严格规范的质量控制体系，涵盖细胞各环节，确保安全性与有效性。 

2.最佳剂量、途径和时机不明：不同选择影响UCB-MSC在体内归巢、存活等功能，目前膝关节软骨修复中无统一移植方案，剂量、途径、时机各异致效果有别，且其体内功能受多种因素影响。应依损伤情况制定个性化方案，并长期随访评估。 

3.作用机制尚不明确：UCB-MSC在膝关节软骨修复中的作用机制存不确定性与争议，无确凿证据表明其能直接分化为软骨细胞参与再生，旁分泌影响软骨代谢等过程也需更多验证，其体内作用机制受多种因素调控，需多层次、多角度建立精准全面的作用机制模型。

4.远期效果和安全性不明：UCB-MSC在体内是否出现衰老、突变等现象，是否引发并发症，能否持续改善关节功能及延缓退行性变，均需长时间跟踪观察。目前多数临床研究为短期随访，长期效果和安全性（>5年）不确定，需更长时间随访及更灵敏精准检测方法评估。

结论与展望

UCB-MSCs作为有前途的干细胞来源，因易获取、免疫相容性好且无伦理争议，在膝关节软骨修复中展现新兴治疗策略的潜力，但也面临挑战。 

1. 临床效果肯定：大量临床研究表明，UCB-MSCs移植能促进膝关节损伤处软骨再生，改善患者关节功能与生活质量，减轻疼痛，安全性良好。

其具备向软骨细胞分化潜能，通过分泌生物活性分子调控软骨代谢、炎症及修复再生过程，还能抑制免疫排斥，促进自身组织耐受。 

2. 存在问题与不足：当前临床研究存在样本量小、随访短、评价标准与客观指标不统一等局限。国际上UCB-MSCs定义和鉴别标准未统一，体外培养可能致其表型、功能及基因改变。

最佳移植方案（剂量、途径、时机）不明，作用机制不清，长期效果与安全性待确定，需更多高质量、大样本、长期随访、多中心、随机对照临床试验验证。 

3. 未来展望：尽管面临技术复杂与长期安全性等挑战，UCB-MSCs在再生医学仍潜力巨大。

随着干细胞与组织工程技术发展，如干细胞外泌体、微胶囊化、基因编辑等技术可增强其生物活性；脱细胞软骨细胞外基质等材料可构建更好载体支架；多模态成像等方法能更准确评估效果与安全性。

同时要加强研究与规范化，确保临床应用合理合法。期待UCB-MSC在膝关节软骨修复取得更多突破，造福患者。

参考资料：廖钟凯MMed a,* .脐血间充质干细胞修复膝关节软骨的临床研究进展。医学104(6):p e41402，2025年2月7日。数字编号：10.1097/MD.0000000000041402

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