干细胞移植治疗股骨头缺血性坏死

干细胞移植治疗股骨头缺血性坏死 股骨头缺血性坏死是骨科常见疾病之一，会产生髋关节疼痛，晚期经常导致股骨头塌陷、骨关节炎，最终需要行全髋关节置换治疗。由于股骨头塌陷造成髋关节的病残较重，治疗较困难，故强调早期发现、早期治疗。目前早期常用的治疗措施包括髓芯减压、钻孔植骨等，这些方法效果都不甚满意，且存在争议…。随着对股骨头坏死发病机制研究的不断深入，骨髓基质细胞移植成为近年来治疗股骨头缺血性坏死的研究热点。 1股骨头坏死和骨髓间充质细胞 无菌性非创伤性骨坏死是股骨头缺血性坏死的一种类型，其发病机制还不完全清楚，应用糖皮质激素和酗酒被公认是最常见的危险因素。通过研究观察推测可能的 病理生理机制包括:脂肪栓子、股骨头血管的微血管被骨髓脂肪填塞、骨髓脂肪的逆行栓塞、小梁骨的微骨折。近来的文献报道股骨头坏死病人的骨髓中间充质干细胞的活性和数量都出现下降。这明该疾病可能是骨细胞和(或)问充质细胞疾病。 骨髓和股骨头坏死的关系非常复杂。股骨头坏死病人的MRI检查会出现骨髓信号的改变，粗隆问区的脂肪增多，一些病人骨髓中的成骨干细胞减少。有证据显示类固醇会导致脂肪形成并刺激克隆骨髓细胞中的脂肪特异基因]。另外，骨坏死病人髂嵴的骨髓也显示异常，并且在皮质类固醇治疗后，干细胞池减少。有作者报道类固醇在体外对于克隆骨髓细胞产生脂肪形成和刺激脂肪特异基因效应。脂肪细胞和成骨细胞共有一个干细胞池，因为类固醇刺激骨髓干细胞向脂肪细胞分化，干细胞池减少会导致多能间充质干细胞数量不足，从而不能提供足够的成骨细胞以适应骨重建的需要，导致骨坏死。在正常胎儿发育过程中，骨髓具有完全造血功能活性，红骨髓向黄骨髓的转变过程一直持续到25岁，直至出现成人分布形态，在正常成人，股骨头不存在造血骨髓，但在股骨干近端还保留红骨髓。股骨干近端分布造血骨髓与各种因素有关并可能发生变化。MRI检查显示在一些股骨头缺血性坏死的病人中红骨髓过早转变为脂肪骨髓，于是髓内血管供应发生改变，这可能是骨坏死的易感因素，因为骨髓中的变化和骨重建相联系。另一个结果是骨原细胞的缺乏，这会影响骨坏死的发病机制中2个不同的方面，即骨坏死本身的发生和骨坏死后的骨修复。在股骨头中的死骨下和粗隆间区域观察到骨原干细胞的减少。进行全髋关节置换术的骨坏死病人的股骨近端中的骨细胞坏死范围也证实了这一点。髓芯减压后可观察到骨坏死的重建和修复，但通常不完全。爬行替代不充分，股骨头不能获得满意骨重建的原因之一是骨坏死后这些患者的股骨头中祖细胞数量太少。尽管基础和临床研究都表明死骨可被活骨替代，但在骨坏死的情况下起修复作用的成骨能力低下，并且在股骨头未受累区域和粗隆区域中的骨祖细胞数量较健康个体少。骨祖细胞的减少是坏死的原因还是结果尚不清楚，然而，因为缺乏祖细胞，治疗策略就应该是促进并影响骨重建，通过爬行替代来保持股骨头完整，而运用祖细胞或生长因子是方法之一，因此进行髓芯减压的同时采用间充质干细胞移植是明智之举。自体骨髓移植用于治疗骨坏死源于1990年并获得良好结果。骨髓单核细胞移植的效果和具有成骨特性的干细胞的有效性有关。骨髓移植治疗效果满意的另一个可能解释是骨髓基质细胞分泌成血管细胞因子，导致血管生成增加从而促进成骨作用。 2骨髓间充质细胞移植术步骤 2(1骨髓穿刺、采集和分离患者全麻，取仰卧位，双上肢外展。严格消毒铺单，预防性静脉输入抗生素，双侧髂嵴前方水平做3mm切口。骨髓穿刺针插入髂嵴，用10mL注射器抽 吸。注射器内预先加入缓冲液抗凝，缓冲液由400mL磷酸盐缓冲盐水溶液、25000单位肝素和100mL人血白蛋白组成。抽吸出的骨髓打入骨髓采集包，共采集400mL骨髓。在细胞和分子治疗室，滤过骨髓去除骨屑、脂肪和细胞碎屑。然后通过一系列连续小直径网眼滤过器进行过滤。运用细胞分离机分拣出单核细胞并浓缩至50mL。常规进行细菌和真菌培养。注射液中粒细胞数量为(2(0?0(3)×10，其中包括(1(0?0(2),CD34细胞，即为造血细胞前体。采用成纤维细胞集落形成单位作为基质细胞活性的指标，成纤维细胞集落形成单位的平均数量是(924-9),10。分拣出的骨髓单核细胞包含淋巴细胞样细胞(29?2(2),、单核细胞样细胞(4?1),和髓样细胞(64-1(3),。 2(2髓芯减压在“C”型臂x线机透视下用3mm环锯进行髓芯减压，环锯到达坏死区，尖端位于关节软骨下2—3Inno2(3注射骨髓将50mL单核细胞通过髓芯减压环锯注入坏死区域。注射应缓慢进行，持续数分钟。如注射压力 很高可能出现骨髓渗漏，尽管少量骨髓细胞渗漏到股骨近端的循环中，但文献报道通过放射性核素标记发现大部分细胞仍保留在骨坏死区域或股骨头中。 2(4术后处理 术后预防性给予抗生素24h，患肢避免负重3周，术后7d拆线。 3骨髓移植治疗股骨头坏死的机制和临床效果 3(1骨髓移植治疗股骨头坏死的基础研究 基础研究表明，骨髓移植修复股骨头坏死是从骨质和血管两方面进行的。Prockop”研究了骨髓间充质细胞在体内参与组织修复重建的过程，发现将细胞注入破坏骨髓的动物体内后，有近1,3的问充质干细胞起到了重建受体骨髓的作用，并且在骨和软骨组织中都有分布。当雄性鼠骨髓经静脉途径注入未去除骨髓的雌性鼠体内，供体骨髓细胞可参与长骨的形成;骨质中Y染色体阳性细胞具有成骨细胞功能活性，包裹于骨陷窝中，最终分化为骨细胞而成骨。Hou等使用鲑鱼降钙素启动子控制的基因，通过静脉注射后，间充质细胞广泛地存在于各种组织中，但只能在骨性组织中检测报告基因表达，形成成骨细胞亚群和成熟骨细胞。Kinnaird等报道培养的人骨髓衍生间质细胞可通过旁分泌机制促进动脉生成。基因编码与动脉生成相关性细胞因子表达增加，如血管内皮细胞生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF一2)、IL-6和胎盘生长因子等。此外，在肢体缺血鼠模型中，肌内注射体外培养的骨髓衍生间质细胞可促进侧支循环的恢复，改善肢体功能。因此旁分泌信号途径是骨髓细胞治疗组织缺血中的重要介质。一项随机对照实验中，采用自体骨髓细胞移植促进肢体缺血患者的血管再生，发现其治疗效果是由内皮干细胞的输入、血管源性生长因子(VEGF、FGF-2)和血管生成素-2的释放所致。其他研究虽然采用的方法不同，但都得出了类似结论，即干细胞通过旁分泌效应促进脉管系统生长?。 3(2骨髓移植治疗股骨头坏死的临床研究 Hernigou等回顾性分析了1l6例(189髋)股骨头坏死行髓芯减压及骨髓移植术的疗效，患者获得5,11年随访，平均随访7年。致病因素为:激素16,，酗酒30,，镰状细胞疾病34,， 器官移植11,，特发性5,，混杂因素4,。研究评价指标为临床症状的改变、影像学分期进展和关节置换的必要性。在塌陷前期[骨循环协会(associationresearchcir(culationosseous，ARCO)分期I和?期]进行治疗的145髋，只有9髋需要再次手术行髋关节置换;在塌陷后期(ARCO分期?和?期)进行治疗的55髋，有25髋需要再次手术行全髋置换。Gangji等…对13例(18髋)ARCO分期I和?期股骨头坏死进行双盲对照研究，除2髋致病因素不明外，其余均为激素治疗和酗酒所致。将患髋分为单纯髓芯减压组(对照组)和髓芯减压加骨髓单核细胞移植组(骨髓移植组)，评估其安全性、临床症状及疾病的进展情况。24个月随访发现，骨髓移植组疼痛及其他关节症状明显减轻，骨坏死容量减少35,，仅有1髋(1,10)进展到ARCO分期?期;而对照组骨坏死容量增加23,，有5髋(5,8)进展到ARCO分期?期骨坏死;生存率分析提示， 2组进展到关节塌陷的时间有明显差异。 4问和展望 对股骨头坏死病理生理机制的不断深入了解为寻找更好的治疗方法打下了基础，从现有文献报道分析，自体骨髓间充质干细胞移植操作简便、创伤小，对于早期股骨头坏死(ARCO分期I和II期)术后近期效果良好。但作为一项新兴的技术，仍有如下不足和问题:?术后随访观察时间偏短(24个月)，远期效果不肯定;?仍有部分患者术后症状不缓解甚至出现股骨头坏死的进展。因此，对股骨头坏死机制进行更深入的研究，并对该技术进行探讨及长期观察随访很有意义。