膝關(guān)節(jié)的半月板是一種楔形的纖維軟骨組織，外緣較厚，內(nèi)緣較薄。半月板附著在股骨髁和脛骨表面之間，內(nèi)側(cè)半月板覆蓋60%的脛股骨表面，外側(cè)半月板覆蓋90%的關(guān)節(jié)面。水和膠原組織分別占半月板組成的72%和22%。在22%的膠原蛋白組織中，80% 是I型膠原蛋白，20%是II型膠原蛋白。值得注意的是，膠原蛋白類型的分布不同，因?yàn)镮型膠原蛋白纖維形成一個充滿間質(zhì)細(xì)胞、糖胺聚糖、糖蛋白和彈性蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。間質(zhì)細(xì)胞的表型在外周有更多的成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞，在內(nèi)緣有更多的軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞。半月板的主要功能是分散負(fù)荷、減少接觸應(yīng)力、吸收沖擊、潤滑關(guān)節(jié)和維持本體感覺。

由上下動脈形成的環(huán)狀毛細(xì)血管可為外周半月板邊緣10%–25%、內(nèi)半月板邊緣10%–30%以及半月板前角和后角的組織提供有限的血流。當(dāng)這些毛細(xì)血管進(jìn)入半月板時，通常分為上、中、下三層，這是半月板損傷后自我修復(fù)的基礎(chǔ)。

然而，在半月板的其余部分，沒有明顯的血管營養(yǎng)，但膜狀滑膜層覆蓋在半月板表面并提供滑液，這是組織有限生長修復(fù)的主要來源。安德森等人推薦了1區(qū)（輪輞寬度<3mm）、2區(qū)（輪輞寬度3至<5mm）和3區(qū)（輪輞寬度≥5mm）的分類系統(tǒng)。

Meniscofemoral和meniscotibial，或1區(qū)，通常也稱為外三分之一或紅-紅 (R/R) 撕裂。位于中間三分之一（2區(qū)）的眼淚被歸類為紅白（R/W）眼淚，位于內(nèi)三分之一（3區(qū)）的眼淚被稱為白-白（W/W）眼淚。R/W撕裂發(fā)生在外側(cè)和中間三分之一區(qū)域的交界處，距半月板附件約4毫米，血管供應(yīng)主要在撕裂的外側(cè)三分之一處。W/W 撕裂位于沒有血液供應(yīng)的區(qū)域（圖2）。

R-R，紅-紅；R-W，紅白；W-W，白白。R-R區(qū)血供良好，如果撕裂很小，有時可以自行愈合，不一定需要手術(shù)治療。R-W區(qū)供血部分，自愈能力低。W-W區(qū)幾乎沒有血液供應(yīng)，該區(qū)域的撕裂不會自行愈合。

半月板損傷與損傷的形狀和損傷期間的壓力狀態(tài)有關(guān)。半月板損傷的類型包括傾斜（鸚鵡嘴）、水平（剝落）、徑向、垂直（縱向）和桶柄狀撕裂（圖1）。斜（鸚鵡嘴）撕裂是一種輕微的半月板損傷，從半月板的自由邊緣撕裂到半月板的中部，影響上下表面。如果損傷撕裂整個半月板，則應(yīng)稱為徑向撕裂。水平（散裂）撕裂的半月板就像松餅一樣，撕裂中心層，但可能不會影響表面，而垂直（縱向）撕裂與半月板邊緣平行。損傷類型可存在于紅區(qū)或白區(qū)，若伴有半月板游離緣翻轉(zhuǎn)，則應(yīng)稱為桶柄樣撕裂。

如前所述，半月板修復(fù)能力與損傷類型之間存在關(guān)系。一些損傷，例如斜（鸚鵡嘴）撕裂和徑向撕裂，通常穿過白色區(qū)域，即使用縫線或Fast-fix 縫合半月板也不容易治愈。桶柄樣撕裂是一種嚴(yán)重的半月板損傷。

半月板損傷的類型包括垂直（A）、徑向（B）、水平（C）、桶柄狀撕裂（D）和傾斜（E）。由上下動脈形成的環(huán)狀毛細(xì)血管可以為半月板外側(cè)緣10%~25%、半月板內(nèi)側(cè)緣10%~30%以及半月板前角和后角的組織提供有限的血流（紅色區(qū)域，F(xiàn)）。白色區(qū)域的軟骨自我修復(fù)能力有限；由于缺乏自愈能力，患者可能會出現(xiàn)持續(xù)和反復(fù)的癥狀，以及加重的傷害。

正如我們對半月板血液供應(yīng)描述的特征一樣，這些眼淚的自我修復(fù)能力有限?；颊呖赡軙霈F(xiàn)持續(xù)和反復(fù)的癥狀，以及由于缺乏自愈能力而加重的傷害。此外，半月板無血管區(qū)修復(fù)手術(shù)的失敗率高達(dá)18%，因此半月板部分切除已成為臨床首選的治療方法。研究表明，即使在半月板損傷合并前交叉韌帶損傷的情況下，半月板的部分切除也會導(dǎo)致側(cè)膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率增加10-20倍在半月板完全切除的患者中，骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生率甚至更高。

因此，我們的系統(tǒng)評價匯總了多項(xiàng)研究，旨在： 

• (i) 回顧使用MSCs治療半月板損傷（特別是無血管區(qū)）的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)；
• (ii) 評估不同來源的MSCs在治療動物和人類半月板損傷方面的功效；
• (iii) 找到證據(jù)支持關(guān)節(jié)內(nèi)注射干細(xì)胞可作為治療半月板損傷的新方法。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷的體內(nèi)研究

干細(xì)胞治療半月板損傷的臨床研究現(xiàn)狀

半月板的細(xì)胞學(xué)處理誘導(dǎo)半月板成纖維細(xì)胞分化和成熟。最近的技術(shù)已經(jīng)誘導(dǎo)了MSCs的分化（圖1）。間充質(zhì)干細(xì)胞是分布在許多人體器官中的多能干細(xì)胞，包括骨骼肌、胰腺、脂肪組織、胎盤、骨骼和骨髓。無論來源如何，所有MSC在成骨、脂肪生成和軟骨生成方面都具有相似的能力。臨床常用的間充質(zhì)干細(xì)胞來源于骨髓、脂肪組織、臍帶血和牙髓。

作為關(guān)節(jié)囊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，膝關(guān)節(jié)是一個相對封閉的空間。制備好的干細(xì)胞制劑可以通過皮膚直接注入關(guān)節(jié)腔內(nèi)。

研究人員比較了最常用于半月板的不同MSC（來自骨髓、半月板、滑膜、脂肪組織、肌肉、韌帶和骨膜）的能力，發(fā)現(xiàn)骨髓來源的MSC具有最高的分化潛能，其次是滑膜衍生的MSC。然而，在決定診所的細(xì)胞來源時，還應(yīng)考慮檢索的難易程度、創(chuàng)傷的大小和可選擇材料的范圍。由于這些因素，脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞具有不可替代的優(yōu)勢。

干細(xì)胞移植治療半月板損傷的動物試驗(yàn)

越來越多的研究人員開始關(guān)注MSCs在體外修復(fù)半月板損傷的能力（表1）。

時間	動物	注射	觀察時間	組織學(xué)結(jié)果
水野等人。2007年	老鼠	1 × 10 7滑膜 MSC	12周	軟骨細(xì)胞形態(tài)成熟，缺損周圍的間隙得到改善。
澤爾納等人。2013年	新西蘭白兔	1 × 10 5自體MSC-透明質(zhì)酸-膠原復(fù)合物植入	12周	修復(fù)組織呈半月板狀，細(xì)胞數(shù)量較少，顯示出典型的半月板細(xì)胞周腔，并含有大量的細(xì)胞外基質(zhì)。
Al Faqeh H等人。2011年	羊	2 × 10 6骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞	6周	H&E 染色顯示 CM 組的半月板樣組織中存在細(xì)胞和纖維組織，這一特征類似于天然半月板中的纖維軟骨，盡管細(xì)胞看起來不成熟，細(xì)胞核較大。
堀江等人。2011 年	老鼠	5 × 10 6滑膜-MSC	12周	再生后的半月板輪廓變得銳利，最終形態(tài)更接近正常半月板形狀。
澤爾納等人。2009年	新西蘭白兔	1.5 × 10 6滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞	12周	可以觀察到具有典型放射狀膠原纖維的半月板結(jié)構(gòu)的重建。
近藤等人。2015 年	靈長類動物	2.5 × 10 5滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞	16周	MSC組再生半月板番紅-O染色呈陽性。
片桐, 2012	老鼠	2.5 × 10 4滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞	12周	再生后的半月板輪廓更加清晰，基質(zhì)中II型膠原的染色能力較高。
魯伊斯等人。2010	兔子	1 × 10 5脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞	12周	與正常組織相比，愈合區(qū)域的細(xì)胞數(shù)量略有增加。
齊等人。2015年	新西蘭白兔	2 × 10 6脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞	12周	半月板的前部再生，具有大量的細(xì)胞過多的纖維軟骨組織和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）。
帕布魯韋等人。 2009	羊	3.5 × 10 5人骨髓MSC可吸收膠原復(fù)合物植入	40天	當(dāng)使用未分化的干細(xì)胞時，半月板表面之一發(fā)生廣泛整合，但當(dāng)使用分化的細(xì)胞時，僅顯示出有限的整合。
達(dá)弘等人。2015 年	日本兔	5 × 10 4脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞	12周	番紅-O 染色在第 2 周時出現(xiàn)，并隨著時間的推移逐漸增加，直至第 12 周
達(dá)頓等人。2009	豬	1 × 10 6骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞	12周	MSC 處理的半月板具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，纖維軟骨細(xì)胞是主要細(xì)胞。
沉等人，2013	老鼠	6 × 10 6人半月板祖細(xì)胞	12周	關(guān)節(jié)內(nèi)注射 hMeSPC 顯著誘導(dǎo)更多的新組織形成和細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 沉積。
奧庫羅等人。2013	老鼠	5 × 10 6 個同基因 MSC、輕微不匹配 MSC 和主要不匹配 MSC	8周	再生半月板在輪廓、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、基質(zhì)染色和II型膠原免疫染色方面與正常半月板不同。
洪等人。 2010	兔子	2 × 10 6人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞	12周	間充質(zhì)干細(xì)胞似乎可以增強(qiáng)半月板的再生，盡管在半月板中觀察到的間充質(zhì)干細(xì)胞太少，無法解釋半月板的再生。

干細(xì)胞移植治療半月板損傷臨床案例研究

MSCs用于半月板修復(fù)的臨床實(shí)驗(yàn)只有兩個（表2）。一項(xiàng)是一名32歲女性的病例報告，另一項(xiàng)是一項(xiàng)多中心、隨機(jī)、雙盲對照研究，招募了55名內(nèi)側(cè)半月板損傷的受試者。

時間	研究型	納入標(biāo)準(zhǔn)	注射	觀察時間及評價指標(biāo)	結(jié)果
帕克等人, 2013	病例報告	32歲，女性	混合注射富含血小板的血漿、氯化鈣和低劑量自體脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（術(shù)后14天）；富含血小板的血漿和氯化鈣（術(shù)后 28 天）	視覺模擬評分 (VAS) 評分和 MRI（術(shù)后3個月）	患者癥狀改善，重復(fù)核磁共振顯示撕裂的半月板幾乎完全消失
范斯內(nèi)斯等人，2012	多中心、隨機(jī)、雙盲對照研究	55 名受試者患有內(nèi)側(cè)半月板損傷	A組：骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（5×107）、人血清白蛋白、透明質(zhì)酸鈉、血漿；B組：骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（1.5×108）；C組：透明質(zhì)酸鈉	VAS評分和 MRI（術(shù)后12 個月）	在接受間充質(zhì)干細(xì)胞治療后，患有骨關(guān)節(jié)炎變化的患者中，疼痛減輕的比例較高。

自體脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷

據(jù)報道，一名32歲女性的內(nèi)側(cè)半月板出現(xiàn)2級撕裂并接受了自體脂肪MSCs治療。抽脂當(dāng)天和術(shù)后3天、7天進(jìn)行關(guān)節(jié)腔注射，再用CaCl2注射PRP和透明質(zhì)酸（1mL）以與第一天相同的方式注射。術(shù)后14天進(jìn)行富含血小板血漿、氯化鈣和低劑量地塞米松的混合注射。術(shù)后28天注射富含血小板的血漿和氯化鈣。隨訪3個月后，患者報告疼痛明顯減輕。她的視覺模擬評分（VAS）評分顯著降低，MRI顯示半月板“幾乎完全修復(fù)”。

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷

已進(jìn)行了一項(xiàng)多中心、隨機(jī)、雙盲對照研究。從七個醫(yī)療中心招募了總共55名內(nèi)側(cè)半月板損傷的受試者，并隨機(jī)分為三組。A組腔內(nèi)注射含有5×10⁷個骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、人血清白蛋白、透明質(zhì)酸鈉和血漿的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合物；B組腔內(nèi)注射含有1.5×10⁸的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合物間充質(zhì)干細(xì)胞；C組半月板切除術(shù)后7天腔內(nèi)注射透明質(zhì)酸鈉作為對照。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來自骨髓庫。半月板體積在術(shù)后12個月通過半定量MRI分析，增長大于15%被認(rèn)為是陽性。

結(jié)果顯示，A組24%的患者和B組6%的患者呈陽性生長，而C組沒有患者出現(xiàn)陽性生長，說明腔內(nèi)注射骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可促進(jìn)半月板再生。此外，同樣患有軟骨退變的患者在接受間充質(zhì)干細(xì)胞治療后疼痛明顯減輕；對照組患者癥狀沒有明顯緩解。這被認(rèn)為是循證醫(yī)學(xué)的一級證據(jù)。

討論：目前，雖然關(guān)節(jié)鏡下半月板部分切除術(shù)是治療半月板損傷的主要方法，但組織工程和間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷的新技術(shù)也開始了初步的臨床探索。

臨床研究發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷的機(jī)制包括：

• 1、MSCs可以直接分化成纖維軟骨細(xì)胞；
• 2、間充質(zhì)干細(xì)胞自身可提供大量細(xì)胞因子和信號因子，增強(qiáng)細(xì)胞活力和細(xì)胞增殖，減少細(xì)胞凋亡；
• 3、間充質(zhì)干細(xì)胞可以遷移到損傷部位進(jìn)行廣泛的增殖和抗炎。

結(jié)論

幾項(xiàng)研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞療法在促進(jìn)半月板再生和修復(fù)方面表現(xiàn)出顯著的功效。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除了作為具有多向分化能力的種子細(xì)胞外，MSCs還可以通過自分泌或旁分泌信號傳導(dǎo)分泌細(xì)胞因子或生長因子 . 在干細(xì)胞的調(diào)控下，包括TGF-β、IGF-1、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）和成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）在內(nèi)的細(xì)胞因子水平增加了數(shù)百倍。

同時，間充質(zhì)干細(xì)胞可以通過旁分泌調(diào)節(jié)多種抗炎細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素（IL）-10、TGF-β和前列腺素E2來抑制損傷引起的炎癥，從而為半月板愈合提供適當(dāng)?shù)奈h(huán)境。間充質(zhì)干細(xì)胞可以在半月板修復(fù)過程中產(chǎn)生滑膜組織，為半月板提供更多的營養(yǎng)。

目前，大量臨床前研究表明，體內(nèi)注射間充質(zhì)干細(xì)胞治療半月板損傷是一種安全、可靠、高效的半月板損傷修復(fù)方法。

參考資料：Dai TY, Pan ZY, Yin F. In Vivo Studies of Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Meniscus Injury. Orthop Surg. 2021 Dec;13(8):2185-2195. doi: 10.1111/os.13002. Epub 2021 Nov 8. PMID: 34747566; PMCID: PMC8654668.

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