關(guān)節(jié)軟骨覆蓋并保護著關(guān)節(jié)處的長骨末端，具有負重和潤滑減少摩擦的能力。由于其無血管和無神經(jīng)的特性，一旦損傷，其修復(fù)和再生非常困難，這已經(jīng)成為再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的研究熱點之一。

臨床上，保守治療（如關(guān)節(jié)腔注射藥物、中醫(yī)療法等）和手術(shù)治療（清創(chuàng)術(shù)、細胞移植術(shù)、微骨折術(shù)以及軟骨移植術(shù)等）均有一定的局限性，只能部分緩解疼痛、改善關(guān)節(jié)功能，未能有效地實現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)和生物功能的重建。

干細胞在軟骨發(fā)育的早期階段凝集和分化，它具有多向分化潛能，能在特定誘導(dǎo)條件下分化成軟骨細胞，被認為是軟骨再生修復(fù)中的自體細胞治療和再生策略的最佳來源。

研究表明，干細胞在其局部微環(huán)境中感知細胞外基質(zhì)（ECM）組成變化的能力對它們的生存和命運至關(guān)重要。

因此，由天然和合成聚合物形成的生物功能性支架可模仿天然細胞外基質(zhì)（ECM）的許多生物學(xué)和物理特性，調(diào)控干細胞的增殖和定向分化潛能。這一獨特機制為關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)與再生提供了新的有效途徑。

干細胞療法協(xié)同生物功能性支架治療軟骨缺損的機制

促進增殖和分化：軟骨誘導(dǎo)性生物材料的研究越來越多，多種天然或合成的高分子材料均被報道有促進干細胞成軟骨分化的潛力。

結(jié)合天然材料和合成材料的優(yōu)勢，優(yōu)化組成結(jié)構(gòu)、生物力學(xué)性能和生物功能性，構(gòu)建仿生基質(zhì)微環(huán)境調(diào)控干細胞定向分化和增殖，有利于加速軟骨再生。

促進旁分泌：使用生物功能性支架對干細胞旁分泌進行輔助，一方面可以指導(dǎo)干細胞進行特定的細胞因子的分泌，另一方面還可以有效遞送細胞分泌的生長因子等信號。

有研究表明基質(zhì)剛度（彈性）會影響旁分泌活性，當將MSC培養(yǎng)在不同剛度的聚丙烯酰胺水凝膠上時，VEGF和IGF隨模量增加而上調(diào)，而EGF、IL-6和IL-8顯示出雙相分泌特征。

這表明，當需要特定的旁分泌因子時，可以通過優(yōu)化MSC微環(huán)境的機械性能或者其它性能對干細胞的旁分泌進行調(diào)控。

調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答：骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎常常引起軟骨損傷，這種軟骨損傷常伴隨著復(fù)雜的炎癥反應(yīng)。一些生物功能性支架材料已經(jīng)被報道能輔助干細胞調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。不同分子量的HA會在細胞行為上引發(fā)不同的炎癥反應(yīng)。

臨床案例

目的：探究在膝關(guān)節(jié)軟骨損傷患者治療中運用生物支架加骨髓間充質(zhì)干細胞移植治療的應(yīng)用價值。

方法：選取于2018年2月—2019年3月該院收治的92例膝關(guān)節(jié)軟骨損傷患者，根據(jù)隨機分組原則分為觀察組(生物功能支架加骨髓間充質(zhì)干細胞移植治療)和對照組(關(guān)節(jié)清理術(shù)治療)各46例。

結(jié)果：相比于對照組(76.09％),觀察組治療優(yōu)良率(93.48％)較高，與對照組相比，觀察組HSS評分改善更明顯，相比于對照組(28.26％),觀察組并發(fā)癥發(fā)生率(4.35％)較低。

結(jié)論：在膝關(guān)節(jié)軟骨損傷患者治療中運用生物功能支架加骨髓間充質(zhì)干細胞移植治療后，能夠促進治療效果有效提高，使機體膝關(guān)節(jié)功能狀況得到明顯改善，同時還可以降低并發(fā)癥發(fā)生率，其臨床價值顯著。

未來展望

用干細胞進行關(guān)節(jié)軟骨缺損治療的研究越來越多，目前臨床上多采用自體MSC進行相關(guān)研究，可以降低免疫排斥反應(yīng)。

因此，利用干細胞療法生物協(xié)同功能性生物材料構(gòu)筑再生修復(fù)微環(huán)境可能是軟骨損傷或骨關(guān)節(jié)炎干細胞療法的有前途的替代方法之一，這可能提升“無細胞”療法的臨床應(yīng)用潛力。