導語：運動系統疾病它是一個或多個關節的炎癥。它通常突然出現，并以疼痛和僵硬為特征。由于肌肉組織收緊，從而形成防御位置以防止關節活動，因此會加劇僵硬。間充質干細胞在運動醫學方面具有潛力，有助于肌肉恢復、半月板撕裂以及肌腱和韌帶損傷。

什么是運動系統疾病

運動系統疾病是指影響人體運動系統的各種疾病，這些疾病可以涉及骨骼、肌肉、關節、韌帶、肌腱、神經和血管等多個組成部分。運動系統疾病通常表現為疼痛、僵硬、活動受限等癥狀，并可能伴隨其他系統的功能障礙。常見的運動系統疾病有：骨折愈合、肌肉損傷與修復、關節軟骨疾病和骨關節炎、半月板損傷等。

運動系統疾病的治療方式多種多樣：涵蓋了從物理治療到藥物治療、康復訓練以及干細胞療法。

其中藥物治療在運動系統疾病中最常見，例如外用NSAIDs廣泛用于治療運動系統損傷引起的輕、中度疼痛。這類藥物通過減輕炎癥和疼痛來緩解癥狀，適用于骨科、運動醫學和康復醫學等領域。但許多的藥物在治療運動系統疾病會出現很多副作用，長期使用某些藥物可能對身體造成永久性損害。

近年來，研究人員發現間充質干細胞在治療運動系統疾病方面具有顯著的優勢，包括促進組織修復、免疫調節、抗氧化特性、強大的再生能力以及良好的安全性和臨床應用效果，這些特性使間充質干細胞成為了治療運動系統疾病的有效工具。

本文詳細介紹了間充質干細胞在以下運動系統疾病中的作用：骨折愈合、肌肉損傷與修復、關節軟骨疾病和骨關節炎、半月板損傷、肌腱和韌帶損傷、椎間盤疾病治療。

運動系統疾病如何治療？間充質干細胞的治療案例有哪些？

2024年9月3日，邁阿密大學米勒醫學院在國際期刊《Stem Cell Translational Medicine》上發布了一篇《細胞療法在肌肉骨骼疾病治療中的應用》的研究結果。

重要性聲明：本文回顧了支持間充質干細胞在骨科中使用的臨床證據，概述了其在肌肉損傷和修復、肌腱損傷、韌帶撕裂以及減輕骨關節炎影響方面的潛力。干細胞的治療用途有可能徹底改變再生醫學。

1、間充質干細胞療法在骨折愈合中的應用

骨折愈合是一系列復雜事件的結果，通常會導致骨骼完全修復至受傷前的狀態。骨折愈合的一個關鍵特征是通過軟骨內骨化和膜內骨化相結合而實現的。

骨折后的這種血管生成過程受到血腫形成和隨后一系列細胞間連接以及生長因子、細胞因子和白細胞介素的釋放的刺激，這些生長因子、細胞因子和白細胞介素會導致向骨折部位趨化。血管生成對于間充質干細胞從體循環以及先前描述的血管周圍骨祖細胞到骨折部位的運輸至關重要。

臨床研究

然而，在過去 10 年中，至少有 8 項臨床試驗注冊了骨折愈合或使用間充質干細胞治療不愈合。大多數試驗都專注于以骨髓間充質干細胞作為骨折愈合的主要間充質干細胞治療方法。一項試驗將 32 名年齡在 70-85 歲之間的患者隨機分配接受髓內釘 + 骨髓間充質干細胞治療或單獨髓內釘治療。

這些患者將接受 1 年隨訪，主要評估安全性、CT 和 X 光檢查、臨床狀況和生活質量。由于老年人髖部骨折的發病率和死亡率較高，因此改善這些患者的臨床狀況和生活質量可能會產生重大的臨床影響。

2、間充質干細胞療法在肌肉損傷與修復中的應用

肌纖維損傷后，受損纖維的細胞核會發生凋亡。這些細胞核無法替換，部分解釋了患者在中度或重度骨骼肌損傷后出現的肌肉萎縮和虛弱。這種損傷的內源性修復機制源自骨骼肌干細胞，稱為衛星細胞（也稱為肌衛星細胞）。

目前，尚無臨床試驗研究間充質干細胞對肌肉愈合的影響，因為所有試驗都集中在肌腱連接處或肌腱單元，而不是肌肉本身的分離。正在進行的研究是，研究間充質干細胞在虛弱患者中的潛在作用，以幫助緩解肌肉減少癥、肌肉萎縮癥和衰老引起的力量喪失。

該領域的臨床試驗在 CRATUS 第 1 和第 2 期試驗中展示了一些潛力，這些試驗探索了使用同種異體骨髓間充質干細胞在輕度虛弱患者中恢復衰老微環境并重現其生物活性的概念。

這些試驗的結果表明，骨髓間充質干細胞具有生物活性和有效性，可以對抗肌肉減少癥和與年齡相關的肌肉萎縮，提高手握力，增加 6 分鐘步行距離，減少循環 TNF-α。

3、間充質干細胞在關節軟骨疾病和骨關節炎中的應用

據估計，美國有 3080 萬成年人患有骨關節炎 (OA)，全球有超過 3 億成年人患有骨關節炎 (OA)。關節軟骨是長骨末端的透明軟骨，由一層薄薄的軟骨組成，與椎間盤附近的穿孔皮質骨結合在一起，為關節間的活動和重量傳遞提供低摩擦表面。

鑒于受影響的組織眾多且涉及不同的炎癥途徑，間充質干細胞的多功能性已成為治療骨關節炎的潛在治療選擇。多項臨床研究已檢驗了間充質干細胞對骨關節炎的潛在益處。

一項隨機 2B 期安慰劑對照臨床試驗測試了關節內注射自體脂肪間充質干細胞治療骨關節炎的有效性、安全性和結果評分。

12 名患者接受了脂肪間充質干細胞治療，并與 12 個注射生理鹽水的膝關節作為對照，并進行了 6 個月的隨訪。WOMAC 評分是主要結果，次要結果包括放射學檢查和 MRI 結果。

研究得出結論，與對照組相比，單次注射脂肪間充質干細胞可在 6 個月時顯著改善WOMAC 評分。未觀察到嚴重不良事件。MRI 評估顯示間充質干細胞組 6 個月時軟骨缺損無顯著變化，而對照組軟骨缺損增加。

4、間充質干細胞療法在半月板損傷中的應用

膝關節半月板的功能是傳遞關節反作用力、潤滑、為軟骨提供營養，并充當減震器。半月板是一種復雜的組織，由細胞、專門的細胞外基質分子以及區域特異性的神經支配和血管化組成。

Sekiya 等人進行的兩項研究。第一項研究結合了手術修復和間充質干細胞治療半月板損傷。該系列研究了 5 名患有復雜退行性內側半月板撕裂的患者。

他們通過標準手術程序接受全內和由內向外修復的手術修復，并在手術 2 周后使用 18 號針頭將體外培養的自體間充質干細胞懸液移植到修復部位。

 4 名皮瓣撕裂患者在 52 周時發現 2 名患者的撕裂區完全穩定且光滑，2 名患者的撕裂區部分修復。據報道，放射狀撕裂患者在最后一次隨訪中也已完全愈合。

所有患者 1 年時的關節鏡檢查和 Lysholm 評分均高于術前水平。

修復和移植滑膜間充質干細胞之前和之后的半月板撕裂。

修復前后和移植滑膜 MSCs 期間的關節鏡圖像以及用縫合線（藍線表示）的撕裂和修復圖形如圖所示。

5、間充質干細胞療法在肌腱和韌帶損傷中的應用

韌帶和肌腱損傷是常見的骨科問題，每年影響美國約1700萬患者。這些損傷通常會導致愈合緩慢，需要長時間的康復，并形成疤痕組織，需要多年的重塑才能獲得功能性組織。

因此，人們正在探索替代方法，例如使用 間充質干細胞或間充質干細胞樣細胞的細胞療法作為手術方法的輔助手段。

Wang 等人進行的一項研究提供了有希望的證據，用于評估間充質干細胞增強韌帶重建的療效。

一項雙盲 RCT 審查了 17 名患者，他們接受了 HA 培養基中 75 × 10 ⁶個同種異體未成熟間充質前體細胞 (MPC) 的單次關節內注射，并進行了 ACL 重建。患有半月板損傷而需要三分之一切除或重建且會改變通常的 ACL 康復的患者被排除在外。

在 24 個月的隨訪中，接受間充質干細胞注射的患者的 KOOS 和疼痛評分改善顯著更高。此外，還發現這些患者在 24 個月時外側脛股關節間隙變窄減少。

前交叉韌帶重建后，脛股關節間隙寬度在 24 個月內（??內側關節間隙寬度）相對于基線的變化。

（A）脛股關節間隙寬度在 24 個月內（??內側關節間隙寬度）相對于基線的變化。

（B）顯示平均值和 95% 可信區間。

縮寫：HA，透明質酸；MPC，間充質前體細胞。

6、間充質干細胞療法在椎間盤疾病治療中的應用

退行性椎間盤疾病 (DDD) 是椎間盤疾病的總稱，一般指因腰椎間盤突出或其他椎間盤源性腰痛引起的腰椎病理。這類常見疾病隨著年齡的增長而增加，患病率也不斷上升，也已成為間充質干細胞治療的目標。

2021 年的一項 RCT 薈萃分析表明，間充質干細胞療法可以降低 VAS 評分和 Oswestry 殘疾指數評分，表明間充質干細胞有可能成為 DDD 的一種新型治療干預措施。

在過去 10 年中，已有 3 項臨床試驗完成，另有 3 項臨床試驗正在注冊，以研究使用間充質干細胞治療椎間盤突出癥。其中一項試驗報告的結果顯示，將骨髓間充質干細胞 直接注射到髓核中，可降低所有時間點的腰痛 VAS 評分，降低 6 個月和 12 個月時的坐骨痛 VAS 評分，增加 12 個月時 MRI 顯示的腰椎間盤含水量。

關于椎間盤疾病的 MSCs 的最新臨床試驗

結論

間充質干細胞治療運動系統疾病（骨折愈合、肌肉損傷與修復、關節軟骨疾病和骨關節炎、半月板損傷、肌腱和韌帶損傷、椎間盤疾病治療）的應用是一個新興且前景光明的醫學領域。

盡管存在這些挑戰，但仍在取得進展，間充質干細胞進入肌肉骨骼疾病治療手段的潛力仍然很大。間充質干細胞的應用有可能徹底改變我們處理和管理肌肉骨骼疾病的方式。

參考資料：Justin Trapana、Jonathan Weinerman、Danny Lee、Anil Sedani、David Constantinescu、Thomas M Best、Francis J Hornicek、Joshua M Hare，基于細胞的療法在肌肉骨骼疾病治療中的應用，干細胞轉化醫學，2024；，szae049，https ://doi.org/10.1093/stcltm/szae049

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