軟骨干細(xì)胞標(biāo)記及誘導(dǎo)分化的研究進(jìn)展

牟婷琛 馮劍穎

1.臺(tái)州市中心醫(yī)院（臺(tái)州學(xué)院附屬醫(yī)院）口腔科，臺(tái)州318000；2.浙江中醫(yī)藥大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，杭州310053

關(guān)節(jié)軟骨缺乏血管和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)，自我修復(fù)能力不足，如受到損傷時(shí)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞難以自發(fā)補(bǔ)充至損傷區(qū)域，形成修復(fù)性軟骨[1]，往往為纖維瘢痕組織所替代，影響關(guān)節(jié)的正常生理結(jié)構(gòu)和功能，長(zhǎng)期的病理刺激最終可導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）等組織退行性疾病的發(fā)生[2]。因此，阻止早期軟骨損傷的進(jìn)一步發(fā)展，啟動(dòng)軟骨修復(fù)機(jī)制是目前研究的熱點(diǎn)。隨著組織工程、干細(xì)胞治療技術(shù)的發(fā)展，軟骨干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和研究為從不同角度治療軟骨病變提供了新思路。

正常關(guān)節(jié)軟骨分為4 層，包括表層、中間層、深層以及由潮帶分開的鈣化軟骨層，不同區(qū)域有不同的生物學(xué)基質(zhì)成分和細(xì)胞表型[3]。關(guān)節(jié)軟骨含有大量的干細(xì)胞或祖細(xì)胞，軟骨干細(xì)胞來(lái)源于關(guān)節(jié)軟骨表層。Dowthwaite等[4]研究發(fā)現(xiàn)，牛關(guān)節(jié)軟骨表層細(xì)胞有更高的Notch-1 表達(dá)陽(yáng)性率，提示關(guān)節(jié)軟骨表層存在軟骨干細(xì)胞。Pretzel等[5]發(fā)現(xiàn)，CD166+細(xì)胞幾乎只存在關(guān)節(jié)表層和中間層。Barbero等[6]對(duì)關(guān)節(jié)表層細(xì)胞進(jìn)行篩選后再培養(yǎng)，可以獲得具有多向分化能力、增殖能力的細(xì)胞，該細(xì)胞具有多種干細(xì)胞表面標(biāo)志物的表達(dá)。軟骨干細(xì)胞可以在自我更新、多向分化和遷移能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行體外分離和鑒定[7]，然而沒有單一、特異的細(xì)胞標(biāo)記物可以在體內(nèi)對(duì)其進(jìn)行示蹤或區(qū)分[3]。由于缺乏穩(wěn)定的標(biāo)記來(lái)源，人類軟骨干細(xì)胞的發(fā)育起源尚未明確，但是仍有證據(jù)表明軟骨細(xì)胞中至少有2個(gè)不同的亞群在軟骨發(fā)育中共存，軟骨干細(xì)胞（cartilage stem cells，CSCs） 和 軟 骨 祖 細(xì) 胞（cartilage progenitor cells，CPCs）。由于干細(xì)胞和祖細(xì)胞本質(zhì)很難區(qū)分[8]，因此本文統(tǒng)一采用干細(xì)胞來(lái)表示。

1 軟骨干細(xì)胞的標(biāo)記鑒定

干細(xì)胞的標(biāo)記及示蹤是開展干細(xì)胞研究的前提，通過(guò)示蹤不僅可以直觀了解其分布，而且可以追蹤體內(nèi)的分化轉(zhuǎn)歸和調(diào)控機(jī)制。目前對(duì)軟骨干細(xì)胞標(biāo)記的研究還停留在尋找與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞標(biāo)記物共性和特異性的對(duì)比中和參考細(xì)胞治療國(guó)際協(xié)會(huì)制定的間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，即：貼壁性，特定細(xì)胞表面標(biāo)記物的表達(dá)，成脂、成骨、成軟骨的能力[9]。

1.1 CD家族

細(xì)胞治療國(guó)際協(xié)會(huì)認(rèn)為滿足以下條件可考慮為MSCs：細(xì)胞表面標(biāo)記物CD73/CD90/CD105表達(dá)陽(yáng)性，CD14/CD34/CD45/HLA-DR表達(dá)陰性[9]。MSCs標(biāo)記物既可為單一表達(dá)也可為共表達(dá)。從健康軟骨中分離培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行表型分析，CD105+CD166+、STRO-1+、Notch-1+、CD166+CD90+、CD106+STRO-1+Notch-1+均可考慮為MSCs[3,10]。Pretzel等[5]采用流式細(xì)胞術(shù)和免疫熒光分析CD105+CD166+作為MSCs 的標(biāo)記組合。Hynes等[11]通過(guò)培養(yǎng)多能誘導(dǎo)干細(xì)胞獲得類MSCs 細(xì)胞，其中的MSCs 核心表面標(biāo)記物（CD73、CD90、CD105、CD146、CD166）表達(dá)陽(yáng)性、多向性標(biāo)記物（TRA160、TRA181、堿性磷酸酶）和造血標(biāo)記物（CD14、CD34、CD45）表達(dá)陰性。

1.2 EdU與BrdU

EdU 與BrdU 均可以通過(guò)和胸腺嘧啶特異性競(jìng)爭(zhēng)摻入DNA合成期細(xì)胞單鏈DNA核苷序列中，從而示蹤增殖期的軟骨干細(xì)胞[12]。該標(biāo)記方法簡(jiǎn)單、安全、快速，對(duì)活體細(xì)胞毒性小。

與BrdU 標(biāo)記相比，EdU 標(biāo)記后仍可進(jìn)行其他DNA 染色，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞多重檢測(cè)和多參數(shù)分析，而分子量較小使其能夠快速有效地?cái)U(kuò)散和穿透組織，標(biāo)記速度更快，但高濃度長(zhǎng)時(shí)間標(biāo)記會(huì)影響細(xì)胞的代謝及增殖分化。由于標(biāo)記物存在于細(xì)胞DNA中，且強(qiáng)度隨細(xì)胞分裂逐漸減低，標(biāo)記細(xì)胞死亡后會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果，主要用作干細(xì)胞的短期示蹤。

1.3 PKH26、PKH67標(biāo)記

PKH26、PKH67、Dil標(biāo)記細(xì)胞膜，DAPI標(biāo)記細(xì)胞核，在激發(fā)光下顯示不同顏色，均可用于軟骨干細(xì)胞示蹤[13-14]。與BrdU 相比，其熒光保持時(shí)間長(zhǎng)，敏感度高，對(duì)活細(xì)胞毒性小。da Silva等[15]利用PKH67 與CD34/CD38 免疫染色結(jié)合，對(duì)14 d內(nèi)骨髓和臍帶中干細(xì)胞分裂動(dòng)力學(xué)的差異進(jìn)行分析。Shuai等[16]通過(guò)PKH26與Gd-DTPA雙標(biāo)記研究人臍帶MSCs 在體內(nèi)的遷移和示蹤。研究表明，PKH26、PKH67 不影響干細(xì)胞生物學(xué)特性的表達(dá)，對(duì)細(xì)胞增殖、存活、遷移能力無(wú)副作用[17]，然而隨細(xì)胞有絲分裂進(jìn)行，熒光強(qiáng)度逐漸降低，適合于干細(xì)胞的短期或初始標(biāo)記[18]。

1.4 熒光蛋白標(biāo)記

綠色熒光蛋白（green flurescent protein，GFP）在熒光顯微鏡下可自發(fā)產(chǎn)生綠色熒光，利用其特性可用于干細(xì)胞標(biāo)記。通過(guò)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染、病毒載體轉(zhuǎn)染等方式可標(biāo)記間充質(zhì)干細(xì)胞，然而獲得持續(xù)、高效、穩(wěn)定表達(dá)的GFP 克隆程序復(fù)雜，過(guò)高水平的GFP 表達(dá)有一定的細(xì)胞毒性，且GFP 信號(hào)無(wú)法擴(kuò)增，不能用于定量分析。Tao等[19]對(duì)比BrdU、PKH26、慢病毒-GFP 標(biāo)記人臍帶MSCs 研究發(fā)現(xiàn)，PKH26 和BrdU 隨細(xì)胞分裂標(biāo)記強(qiáng)度減低，適合于MSCs 的短期標(biāo)記，而慢病毒-GFP 提供高感染性和強(qiáng)效的熒光強(qiáng)度允許標(biāo)記穩(wěn)定持續(xù)的表達(dá)，適用于MSCs的長(zhǎng)期追蹤。

2 軟骨干細(xì)胞獲取途徑和方法

軟骨干細(xì)胞來(lái)源于關(guān)節(jié)軟骨表層，Barbero等[6]對(duì)人關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞經(jīng)過(guò)單層培養(yǎng)擴(kuò)增去分化后，一小部分仍然具有細(xì)胞克隆和向成脂、成骨、成軟骨分化的能力。將健康關(guān)節(jié)軟骨樣本在0.15%Ⅱ型膠原酶中降解，在培養(yǎng)基中傳代，細(xì)胞克隆增殖后采用流式細(xì)胞術(shù)和多抗體組合免疫標(biāo)記篩選，如CD9/CD90/CD166[20]、CD44/CD151/CD49c[21]等，然后對(duì)成脂、成骨、成軟骨能力進(jìn)行驗(yàn)證，可以得到相對(duì)可靠的CSCs。另外有學(xué)者[22]將關(guān)節(jié)軟骨利用序列蛋白酶和膠原酶消化分離，將分離的細(xì)胞在不同的纖維連接蛋白黏附條件下培養(yǎng)擴(kuò)增，采用流式細(xì)胞術(shù)和免疫組織化學(xué)標(biāo)記CD105/CD166/CD44/CD29/CD49e篩選出CSCs。

3 軟骨干細(xì)胞誘導(dǎo)分化信號(hào)通路

軟骨成骨是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受到多種信號(hào)通路和細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)[9]，參與誘導(dǎo)軟骨干細(xì)胞分化的生長(zhǎng)因子有轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、胰島素樣生長(zhǎng)因子1（insulin-like growth factors-1，IGF-1）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）、人甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白（parathyroid hormone-like related protein，PThrP）等。

3.1 Ihh-PTHrP

機(jī)械刺激通過(guò)Ihh/PTHrP 信號(hào)通路負(fù)反饋調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞的增殖和分化，影響出生前后髁突軟骨生長(zhǎng)發(fā)育[23-24]。Ihh 是PTHrP 的上游信號(hào)分子，與PTHrP共同參與了軟骨成骨的過(guò)程[24]。低壓力環(huán)境下，PTHrP、ColⅠ、ColⅡ基因表達(dá)和蛋白合成增加，軟骨細(xì)胞趨向于增殖，而在高壓力環(huán)境下，Ihh、ColⅩ基因表達(dá)和蛋白合成增加，軟骨細(xì)胞趨向于成熟分化。環(huán)巴胺通過(guò)拮抗Smo抑制Ihh信號(hào)通路，證明PTHrP 基因表達(dá)受上游信號(hào)分子Ihh 的調(diào)控，同時(shí)過(guò)量PTHrP 反向抑制Ihh 表達(dá)合成，PTHrP 表達(dá)下降。Ihh-PTHrP 負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制協(xié)同調(diào)節(jié)軟骨內(nèi)成骨過(guò)程。

3.2 TGF-β與BMP

TGF-β 與BMP 信號(hào)通路對(duì)軟骨生長(zhǎng)發(fā)育存在直接或間接調(diào)控，與其他細(xì)胞因子如成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）、Ihh、Notch、PTHrP 等協(xié)同調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞分化。同時(shí)TGF-β 與BMP 受到多種調(diào)節(jié)，如細(xì)胞外基質(zhì)蛋白、抑制性Smads、泛素酶、轉(zhuǎn)錄因子抑制劑、miRNA 和表型遺傳等[25]。TGF-β 信號(hào)通路早期促進(jìn)成骨祖細(xì)胞富集和分化，其信號(hào)上調(diào)正向調(diào)節(jié)Sox9 表達(dá)，下調(diào)Dlx5 導(dǎo)致Runx9 表達(dá)下調(diào)，影響髁突軟骨細(xì)胞的增殖水平[26]。同時(shí)TGF-β1 介導(dǎo)Akt信號(hào)活化增加β-連環(huán)蛋白核積累，隨后調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白D1/c-myc 基因轉(zhuǎn)錄干細(xì)胞增殖加速[27]。在后期TGF-β負(fù)反饋調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞分化和礦化，TGF-β1 與Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路相互作用抑制成骨細(xì)胞分化，誘導(dǎo)軟骨生成[9]。TGF-β 既參與骨形成也參與骨吸收，缺失和過(guò)量都會(huì)導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展。BMP 信號(hào)參與軟骨內(nèi)成骨過(guò)程，包括間充質(zhì)聚集、軟骨細(xì)胞增殖及分化，在維持關(guān)節(jié)形態(tài)中有重要作用[25]。

3.3 Sox9

Sox9 在維持軟骨細(xì)胞增殖、肥大、ColⅩ膠原表達(dá)中發(fā)揮重要作用。Sox9 可刺激Ihh 表達(dá)，PTHrP 表達(dá)增加，抑制軟骨細(xì)胞肥大影響軟骨生成[28]。Pref-1 可能作為Sox9 上游信號(hào)調(diào)節(jié)Sox9 表達(dá)，Sox9 與Sox5、Sox6 協(xié)同誘導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞分化為軟骨細(xì)胞。FGF 可激活Notch信號(hào)通路，反向調(diào)節(jié)Sox9的表達(dá)，影響軟骨細(xì)胞的增殖[26]。

3.4 Runx2

Runx2 信號(hào)調(diào)節(jié)分子mMyocyte enhancer factor 2c（Mef2c）和histone deacetylase4（HDAC4）間的動(dòng)態(tài)平衡影響Runx2 基因表達(dá)，從而調(diào)控軟骨細(xì)胞肥大、軟骨內(nèi)骨化和血管形成[28]。途徑一：Runx2 通過(guò)C/EBPβ 作用增強(qiáng)成骨表達(dá)，ColⅩ和基質(zhì)金屬蛋白酶13 （matrix metallopeptidase 13，MMP13）表達(dá)增加，軟骨細(xì)胞肥大，轉(zhuǎn)錄激活因子4（activating transcription factor 4，ATF4）則與Ihh 表達(dá)啟動(dòng)子結(jié)合，正向反饋Ihh 調(diào)節(jié)軟骨成骨。途徑二：Runx2 作為Osterix 的上游信號(hào)，Osterix表達(dá)上調(diào)隨之MMP13 表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致軟骨發(fā)育后期軟骨基質(zhì)的骨化和降解，基質(zhì)內(nèi)血管形成。核結(jié)合因子β（corebindingfactorbeta，Cbfβ）和Runx2 相互作用影響軟骨細(xì)胞增殖分化和骨形態(tài)保持[29]。Cbfβ 基因缺乏表現(xiàn)為生長(zhǎng)發(fā)育受損和嚴(yán)重的骨畸形。

3.5 Notch

Notch信號(hào)通路由受體、配體、DNA結(jié)合蛋白及下游轉(zhuǎn)錄因子組成。其信號(hào)通路在細(xì)胞分化不同階段對(duì)軟骨發(fā)育的調(diào)控作用不同。早期表現(xiàn)為促進(jìn)MSCs向軟骨細(xì)胞分化，后期負(fù)反饋調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞發(fā)育，介導(dǎo)Twist1 抑制MSCs 向成骨細(xì)胞分化[30-31]。在軟骨發(fā)育過(guò)程中，Notch 信號(hào)一方面通過(guò)抑制鎂離子依賴的蛋白磷酸酶1A（protein phosphatase magnesium-dependent 1A，PPM1A） 活性介導(dǎo)p-SMAD1/5/8 表達(dá)上調(diào)，細(xì)胞周期抑制劑p57基因表達(dá)上調(diào)，軟骨細(xì)胞逐漸停止分裂，從增殖轉(zhuǎn)向分化[32]；另一方面Notch 信號(hào)活化抑制Sox9表達(dá)，上調(diào)ColⅩ和MMP13 的表達(dá)，促進(jìn)軟骨細(xì)胞肥大和終末分化，有利于軟骨成骨的發(fā)生[33-34]。在正常軟骨發(fā)育和關(guān)節(jié)形態(tài)穩(wěn)定中，功能重組信號(hào)序列結(jié)合蛋白（recombination signal sequence binding protein，RBP-jk）-依賴型Notch 信號(hào)在軟骨成骨細(xì)胞中是必需的，但在軟骨下骨成骨細(xì)胞中Notch 信號(hào)的丟失不受影響[35]。異?；虿±硇缘腘otch 信號(hào)調(diào)控OA 的發(fā)生發(fā)展，其過(guò)度活化會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[30,33]。

3.6 FGF

FGF 信號(hào)通過(guò)4 種受體FGFR1～4 調(diào)節(jié)各種細(xì)胞過(guò)程（包括軟骨生長(zhǎng)和軟骨內(nèi)骨形成）。FGF3是骨生長(zhǎng)的負(fù)調(diào)節(jié)因子，除了直接上調(diào)骨形成和抑制破骨細(xì)胞生成增加骨量，同時(shí)通過(guò)旁分泌機(jī)制調(diào)節(jié)軟骨形成間接影響骨形成量[36-37]。FGF 與WNT/β-連環(huán)蛋白協(xié)同抑制軟骨細(xì)胞分化，增強(qiáng)成骨細(xì)胞分化[38]。

4 軟骨干細(xì)胞在軟骨修復(fù)及骨關(guān)節(jié)炎治療中的作用

4.1 軟骨修復(fù)機(jī)制

正常軟骨受到創(chuàng)傷時(shí)，位于軟骨表面的CSCs和免疫細(xì)胞互相作用遷移至損傷部位，誘導(dǎo)外周耐受，并抑制促炎細(xì)胞因子的釋放和促進(jìn)組織修復(fù)[2-3,7]。炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、TGF-β1 通過(guò)上調(diào)MMPs 的表達(dá)提高M(jìn)SCs 的遷移能力。首先MSCs 遷移進(jìn)入組織成為骨-軟骨細(xì)胞群，隨后分化形成CSCs，CSCs 受到Runx2 和Sox9 的共同調(diào)控。Runx2 表達(dá)下調(diào)，Sox9 表達(dá)上調(diào)，CSCs 分化為軟骨細(xì)胞，分泌ColⅡ形成正常軟骨，反之CSCs 分化形成纖維軟骨樣細(xì)胞，分泌ColⅠ形成類瘢痕樣組織[39-40]。

關(guān)節(jié)軟骨缺乏血管，不利于軟骨細(xì)胞自我修復(fù)，當(dāng)發(fā)生損傷時(shí)，細(xì)胞遷移能力受限，無(wú)法及時(shí)修復(fù)損傷組織，新的細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）合成受阻，隨年齡增長(zhǎng)，軟骨細(xì)胞數(shù)量減少伴隨修復(fù)能力下降，關(guān)節(jié)退行性疾病如OA 更易發(fā)生[2]。Mazor等[10]研究發(fā)現(xiàn)，OA 組織細(xì)胞中CD105、CD166、Notch-1表達(dá)比健康組織高。殼 多 糖 酶3 樣 蛋 白1 （chitinase-3-like protein 1，CHI3L1）和潤(rùn)滑蛋白是軟骨活化和OA 進(jìn)展的潛在標(biāo)志物，潤(rùn)滑蛋白在正常軟骨表層中過(guò)表達(dá)，在OA軟骨中表達(dá)下降，CHI3L1在OA軟骨中深層過(guò)表達(dá)，在正常軟骨中表達(dá)下降[41]。軟骨干細(xì)胞遷移功能障礙如遷移方向錯(cuò)誤可能是OA 中基質(zhì)成分改變和組織修復(fù)能力下降的原因，從而導(dǎo)致關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)改變和功能紊亂[42]。CSCs 參與了修復(fù)損傷和OA 的各個(gè)階段，其細(xì)胞遷移能力在OA 早期和晚期表現(xiàn)不同[3]。在OA 早期，治療的主要目標(biāo)是保持組織結(jié)構(gòu)和功能，調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)的轉(zhuǎn)歸和延緩軟骨退變。在OA 晚期，CSCs 的遷移能力在關(guān)節(jié)軟骨、軟骨下骨和其他關(guān)節(jié)軟組織起到通訊作用，遷移細(xì)胞充當(dāng)了細(xì)胞間穿梭的信使細(xì)胞群，但是具體機(jī)制尚不明確。

4.2 臨床治療方法

OA 是一種退行性關(guān)節(jié)疾病，主要表現(xiàn)為疼痛和功能障礙，以老年人多見。其治療目標(biāo)是減輕疼痛和改善關(guān)節(jié)功能。治療方法包括理療、藥物治療、手術(shù)治療和再生治療[43]。理療如水療、按摩、針灸可以改善OA 癥狀但缺乏依據(jù)。傳統(tǒng)藥物治療可以減輕疼痛但無(wú)法逆轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)損傷，同時(shí)存在明顯副作用，如消化道副作用、過(guò)敏以及肝腎功能的影響。新型藥物具有更有效的效果和更少的副作用，如抗骨質(zhì)疏松藥Forteo可以提高蛋白成分抑制軟骨退變，但停藥后續(xù)效果無(wú)法確保[44]，合成分子Kartogenin 可以通過(guò)調(diào)節(jié)CBF/RUNX1 轉(zhuǎn)錄軸促進(jìn)軟骨再生[45]，但是單獨(dú)使用清除較快，仍需解決長(zhǎng)期穩(wěn)定緩釋的問(wèn)題來(lái)達(dá)到理想的臨床效果。手術(shù)治療包括關(guān)節(jié)腔注射、微骨折、全關(guān)節(jié)置換等。關(guān)節(jié)內(nèi)注射富血小板血漿（plateletrich plasma，PRP）可以改善關(guān)節(jié)修復(fù)的微環(huán)境，促進(jìn)軟骨修復(fù)和對(duì)抗炎癥反應(yīng)，改善臨床癥狀[46-47]。早期OA 患者關(guān)節(jié)內(nèi)注射富血小板血漿（platelet-rich plasma，PRP）可以減輕疼痛并改善功能，但在晚期應(yīng)用PRP 和透明質(zhì)酸療效無(wú)差別[48-49]。干細(xì)胞移植存在步驟繁瑣、成本較高、有創(chuàng)操作等缺點(diǎn)，但其對(duì)于治療早期OA 效果較好，同時(shí)可以采用組織工程技術(shù)將軟骨干細(xì)胞與支架結(jié)合，或添加生長(zhǎng)因子來(lái)達(dá)到更為理想的治療效果。

再生治療主要包括同種異體或自體軟骨移植、自體軟骨細(xì)胞移植（autologous chondrocyte implantation，ACI）、基質(zhì)相關(guān)干細(xì)胞移植（matrixassociated stem cell transplantation，MAST）。對(duì)伴有大范圍缺損的年輕OA 患者首先考慮同種異體軟骨移植[48]，但存在成本較高、手術(shù)創(chuàng)傷較大及移植軟骨的來(lái)源問(wèn)題。ACI是目前應(yīng)用最廣泛的基于細(xì)胞修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨的技術(shù)之一，主要通過(guò)取自同一患者的健康軟骨組織體外分離培養(yǎng)擴(kuò)增獲得軟骨細(xì)胞，注射于關(guān)節(jié)缺損部位用于組織修復(fù)，但再植入的細(xì)胞不具有再分化能力[2]，注射過(guò)程中剪切力使部分細(xì)胞死亡、植入后關(guān)節(jié)間隙細(xì)胞滲出等原因?qū)е聯(lián)p傷部位實(shí)際MSCs濃度降低[50]。隨著組織工程技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了含軟骨細(xì)胞生物材料支架的復(fù)合體，為細(xì)胞的附著、增殖和分化提供了必要的條件[51]。研究[51-52]發(fā)現(xiàn)，短期內(nèi)富含干細(xì)胞或生長(zhǎng)因子的支架較普通支架具有更好的軟骨修復(fù)效果。MSCs 來(lái)源豐富，具有多向分化能力，骨髓、胚胎、脂肪來(lái)源的MSCs 移植治療OA在臨床上均有應(yīng)用，脂肪來(lái)源的MSCs因其容易獲取并能夠培養(yǎng)出足夠的MSCs，相比其他來(lái)源的MSCs 在軟骨修復(fù)上具有更大的優(yōu)勢(shì)[53]。將MSCs用生物材料封裝成球形顆粒，可以避免注射剪切力導(dǎo)致的細(xì)胞死亡和細(xì)胞關(guān)節(jié)滲漏問(wèn)題，同時(shí)不影響MSCs 分泌細(xì)胞因子促進(jìn)軟骨修復(fù)[50,54]。關(guān)于MSCs 治療軟骨缺損和早期OA 的效果，臨床和MRI 檢測(cè)結(jié)果均證實(shí)其有效，但尚缺乏長(zhǎng)期的隨訪，包括雙盲、對(duì)照、前瞻性、多中心的臨床證據(jù)，對(duì)確定最佳的細(xì)胞來(lái)源、細(xì)胞劑量、培養(yǎng)方法、使用技術(shù)和適應(yīng)證的選擇有待進(jìn)一步研究[48,55-57]。目前臨床上利用MSCs移植治療OA 的報(bào)道較多，軟骨干細(xì)胞移植治療OA 報(bào)道較少，動(dòng)物研究有跡可循。將自組裝納米肽凝膠與已轉(zhuǎn)染TGF-β3 的前軟骨干細(xì)胞復(fù)合體移植入大鼠股骨缺損處，可用于軟骨損傷的修復(fù)。Jang等[58]使用低強(qiáng)度脈沖超聲誘導(dǎo)CSCs 遷移到受傷部位促進(jìn)軟骨愈合，可以延遲或預(yù)防骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。

綜上所述，軟骨干細(xì)胞因具有自我更新、多向分化的能力，而在治療骨關(guān)節(jié)病方面具有光明的應(yīng)用前景，但目前關(guān)于標(biāo)記物的鑒定尚未達(dá)成共識(shí)，未來(lái)將著眼于研究軟骨干細(xì)胞的分化信號(hào)通路，為治療骨關(guān)節(jié)病提供新的思路。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。