骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是成年人常见的关节炎类型，主要有关节疼痛，关节僵硬，身体功能下降等表现，也是致残的主要诱因。目前，仍缺乏有效干预手段。研究显示：干细胞已成为治疗骨关节炎的一种有效方法，临床应用前景广泛。本文将深入探讨干细胞治疗骨关节炎的机制、临床研究进展，以及面临的机遇与挑战。

01骨关节炎 一个日益严峻的健康挑战

骨关节炎是一种极为普遍的关节退行性疾病，常被称为“不死的癌症”，困扰着大部分中老年人。根据流行病学的研究，全球已有超过2.4亿人罹患骨关节炎。据预测，到2032年，45岁以上的人群中，大约30%将受到骨关节炎的困扰。

骨关节炎的发病率会随着年龄的增长而进一步升高。然而，现如今，越来越多的年轻人也受到骨关节炎的“青睐”，尤其是运动员、体力劳动者，长期的劳损、创伤，让关节边缘和软骨反应性增生，极易造成骨关节炎。

骨关节炎主要表现为关节疼痛、僵硬等以关节软骨变性、破坏以及骨质增生为特征的慢性疾病。由于软骨细胞的再生能力有限，因此软骨退行性改变是不可逆转的。

骨关节炎的治疗方法包括早期的非手术治疗和后期的关节置换。非手术治疗包括控制体重、运动疗法、物理治疗、药物治疗等，以减轻疼痛、控制症状为主要目的，但治疗效果有限，不能有效缓解疾病进展。关节置换后不可避免地并发症如下肢静脉炎、下肢静脉血栓、关节脱位、肢体不等长等，关节活动功能受限严重影响健康和生活。

传统用于治疗骨关节炎药物比如对乙酰氨基酚、非甾体类消炎药和阿片类药物虽然可减轻疼痛和肿胀，但无法修复受损的软骨或改善软骨内稳态。临床主要治疗目标是控制骨关节炎引起的疼痛，延缓疾病的发展，矫正畸形，改善或恢复关节功能，力求改善患者的生活质量。

02干细胞技术 骨关节炎治疗的新前沿

治疗机制

间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cell, MSCs）具有分化和自我更新的能力，能够分化软骨细胞、、旁分泌效应、免疫调节作用和“归巢”等机制修复关节软骨，通过调节局部炎症、控制细胞凋亡和增殖，分泌细胞因子，从而激活细胞和血管生成途径来滋养软骨，起到修复软骨，缓解疼痛，减缓软骨病变，缓解肢体僵直等功效。深入研究干细胞作用机制有助于提高骨关节炎治疗效果。

1“归巢”调节

间充质干细胞会优先聚集在组织损伤和炎症部位。在治疗骨关节炎时，间充质干细胞能定向迁移至受损的关节软骨，抑制免疫介导的软骨破坏，并通过软骨分化和旁分泌刺激促进软骨修复。

2旁分泌

间充质干细胞参与组织修复的主要方式是旁分泌，通过分泌转化生长因子-β、血管生成因子、胰岛素生长因子1、成纤维细胞生长因子1和成纤维细胞生长因子2等因子来挥抗凋亡作用，以此减少组织损伤和促进组织修复。

3分化和促进软骨生长

间充质干细胞能够分化为软骨细胞和成骨细胞来修复软骨和软骨下骨组织。研究显示：间充质干细胞与软骨细胞共培养后可显著提高软骨细胞标记基因Aggrecan、SOX-9和Col-2的mRNA表达水平，促进软骨细胞增殖和抑制软骨细胞凋亡、肥大化和纤维化等。转化生长因子⁃β (TGF-β) 通过ERK/JNK信号通路调节维生素D的功能，继而促进MSCs的细胞增殖和迁移，最终影响软骨细胞分化。

4免疫调节和抗炎

已有研究证实间充质干细胞通过调节先天和适应性免疫系统实现其免疫调节作用，还通过调节T、B淋巴细胞的功能状态来调节机体适应性免疫系统。在骨关节炎发生过程中会产生大量炎性因子，间充质干细胞则可以降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6 IL-6）等促炎因子表达，并增加抗炎介质产生。其中TNF-α和白细胞介素-1β会引起软骨变性，使软骨细胞死亡和软骨基质降解增加，同时软骨的合成与再生会受阻。

临床试验

临床研究表明，干细胞治疗 骨关节炎 有利于缓解关节疼痛、修复关节软骨和半月板损伤、改善生活质量。

根据中国临床试验注册中心数据统计，截至2023年10月20日，国内开展的干细胞治疗骨关节炎的临床研究已有17项。随着研究的深入，间充质干细胞治疗骨关节炎方面将逐渐呈现出比传统治疗方法更佳的优势。

截至2024年6月，在美国国立卫生研究院的最大临床试验注册库http://clinicaltrials.gov网站上注册的有关干细胞治疗骨关节炎的临床研究项目达到了50项。

截止2023年4月，国内有8款治疗膝骨关节和半月板损伤的干细胞新药获得国家药品监督管理局（NMPA）临床试验默示许可，正式进入临床试验。针对膝骨关节炎，中国首个干细胞药物正式进入III期临床试验。根据中国医药生物技术协会的公示信息，共有7个干细胞治疗膝骨关节和半月板损伤临床研究备案项目。

获批药物

近年来，国际上陆续有治疗骨关节炎的干细胞新药获批上市：

早在2009年，欧洲便审批上市了一款名为Chondrocelect的干细胞药物，用于膝关节软骨缺损的治疗；

2012年，韩国通过了间充质干细胞药物Cartistem的上市申请，该药物用于治疗退行性关节炎和膝关节软骨损伤；

2016年，美国也批准了名为Maci的干细胞药物，同样用于治疗膝关节软骨损伤；

2018年，伊朗的批准了骨髓间充质干细胞Mesestrocell 用于骨关节炎的治疗。

在国内，由中华医学会运动医疗分会、中国医师协会骨科医师分会运动医学学组、中国医师协会骨科医师分会关节镜学组、北京慢性病防治与健康教育研究会和人民卫生出版社《中国医学前沿杂志(电子版)》编辑出版的《骨关节炎临床药物治疗专家共识2021版》中，明确提到间充质干细胞广泛存在于各类组织中，经诱导后可分化为成骨细胞或软骨细胞，可用于修复受损的骨或软骨，在骨关节炎的治疗中已有应用。

研究案例

2023年3月，《Nature》子刊《cellular & molecular immunology》杂志上发表综述，基于15项随机对照临床试验（RCTs）和11项使用培养扩增的间充质干细胞（MSC）治疗膝关节骨关节炎的非随机RCT的评估结果，发现MSC对减轻疼痛和症状和软骨保护修复的积极影响，表明MSC在缓解骨关节炎症状和疾病进展方面显示出作为多模式疗法的前景。

研究团队收集了关于MSC对骨关节炎影响的已发表数据，经过一系列条件的严格筛选，最终纳入15项随机对照临床试验（RCTs）和11项使用培养扩增的间充质干细胞治疗膝关节骨关节炎的非随机RCT，共有610名患者。

研究团队表示，尽管610名接受治疗的患者（使用MSC和对照治疗）的样本量相对较小，无法就最佳剂量，给药策略，MSC来源及制造，整体治疗效果等方面得出明确的结论。但荟萃分析的显示显示，相对于基线，经MSC治疗的患者的疼痛，功能和症状均有积极改善。

2021年9月6日，发表于《The Knee》的荟萃分析通过对79项（包含8761名膝骨关节炎患者）的随机对照临床试验进行系统总结证实：在长达一年的随访中，干细胞注射对膝骨关节炎患者的疼痛和功能有最大的改善作用。

这些随机对照临床试验采用不同成分的关节内注射剂（自体条件血清、骨髓浓缩物、肉毒毒素、皮质类固醇、透明质酸、间充质干细胞、血管基质组分等）对膝骨关节炎患者进行治疗，随后进行长达1年的随访，评估患者的疼痛改善程度以及运动和日常功能活动改善情况。

结论：通过荟萃分析结果我们可以看到，间充质干细胞制剂对骨关节炎患者的疼痛和功能的改善是有效的，显著优于其他关节内注射剂。

据统计，接受干细胞治疗的运动员从治疗中受益，结果表明恢复时间要快得多。比如，梅西、C罗、科比、泰格·伍兹等运动员都有接受过干细胞治疗的经历，这也是他们重返职业生涯巅峰的关键。

03干细胞技术 迎接希望与挑战

近年来，干细胞治疗作为再生医学的一个研究焦点，已在骨关节损伤治疗中显示出巨大的潜力。多个实际案例已经证明了干细胞治疗在安全性和有效性方面的优势。在全球老龄化的加剧以及骨关节炎发病率的上升的趋势下，越来越多的骨科患者将被干细胞治疗的理念所吸引。

未来，随着更多的临床试验和研究的深入，干细胞治疗有望成为骨关节炎治疗的标准选项之一。可以在不进行手术的情况下潜在地预防或骨关节炎的病程发展，改善关节功能、疼痛水平和生活质量。

同时，这也将推动相关政策和法规的完善，为患者提供更安全、更有效的治疗选择。此外，加强患者教育，提高公众对干细胞治疗的认识，也是确保这一技术得以广泛应用的关键。我们期待在不久的将来，干细胞治疗能够为全球数百万骨关节炎患者带来实质性的改善和希望。

参考文献：

1.https://doi.org/10.1038/s41423-023-01020-1

2.Copp, G., Robb, K.P. & Viswanathan, S. Culture-expanded mesenchymal stromal cell therapy: does it work in knee Osteoarthritis? A pathway to clinical success. Cell Mol Immunol 20, 626–650 (2023). https://doi.org/10.1038/s41423-023-01020-12.