膝骨关节炎是一种以关节软骨变性、破坏及骨质增生为特征的慢性关节病，最常见于年龄超过50岁的病人，30岁以上人群发病率为6％，60岁以上人群发病率为10％一20％，临床主要表现为膝关节疼痛、肿胀和活动受限等症状。

膝盖为何如此脆弱？

膝关节表面有一层软骨，它能让膝关节更顺畅地运动，对骨质是一层保护。年龄增长、肥胖、运动劳损、创伤等，都可以导致软骨磨损。骨关节炎的产生就是因为软骨随着年龄增长、使用频繁，软骨逐渐变薄甚至破裂缺损，导致逐渐脱落，而产生的关节对于磨损的自然反应。

软管磨损后，关节表面凹凸不平、摩擦增加，这会进一步加重关节损伤，引起骨关节炎、膝盖疼痛。软骨的完全磨损，是永久性的损伤，没有了软骨的保护，走路就是骨头磨骨头，疼痛程度可以想象。

另外，肥胖是膝骨关节炎发生发展中重要的危险因素，每当体重增加5%，膝关节承受的力量就会增加35%。

膝骨关节炎的主要症状有膝部肿胀酸痛、上下楼梯疼痛、坐立行走时膝关节酸痛、膝关节弹响、有积液等症状。膝关节僵硬、发冷也是膝关节炎的症状之一。严重者会活动受限，如不及时治疗，则会引起关节畸形，残疾。

针对膝骨关节炎，常规药物治疗只能暂缓疼痛，还会有一定的副作用；严重时的手术治疗创伤面积大，复发可能性大，这些都不能达到治本的疗效。

随着再生医学技术的发展，干细胞凭借其多向分化、免疫调节、抗炎等特性在膝骨关节炎治疗中占据重要地位。

间充质干细胞治疗膝骨关节炎的流程

间充质干细胞具有增殖、自我更新和分化为多系细胞的能力。MSCs的特征之一是粘附在组织培养塑料上并在以低密度接种时产生菌落。MSCs从单个病灶或显微镜下的集落生长，这些由祖细胞产生的集落被称为集落形成单位成纤维细胞。已在体外和体内报道了MSCs进行软骨形成、成骨和脂肪形成分化的能力。

▲间充质干细胞治疗膝骨关节炎的流程图

首先，选择合适的MSCs来源，然后将 MSCs 从其他细胞中分离出来，并对其进行身份验证。注入MSCs或通过离心或其他方法分离MSCs衍生的外泌体，认证后注入外泌体。

间充质干细胞的治疗对KOA软骨再生的作用

对软骨细胞的影响：增加软骨形成、改善增殖、减少细胞凋亡和维持软骨细胞的自噬是间充质干细胞治疗KOA的主要功能。

对细胞外基质（ECM）的影响：调节ECM合成和分解代谢的平衡对于治疗退行性疾病（如KOA）至关重要。基质金属蛋白酶 (MMP) 是指降解ECM的锌依赖性ECM重塑内肽酶家族。

对炎性细胞因子的影响：炎症反应在KOA的发病机制中起重要作用。控制该疾病的最重要的组似乎是促炎细胞因子和抗炎细胞因子，它们具有拮抗作用。

对免疫力的影响：巨噬细胞可以通过各种分泌的介质在 KOA 发病过程中调节炎症中发挥关键作用。这些细胞可以极化为促炎和抗炎 (M2) 表型。

对线粒体功能的影响：衰老和暴露于压力将决定骨关节炎中的软骨细胞表型，以及与年龄相关的线粒体功能障碍和相关的氧化应激可能会导致软骨细胞衰老。发现线粒体从 BM-MSCs 转移到骨关节炎软骨细胞。

对旁分泌效应的影响：一些研究人员认为MSCs的旁分泌作用是由MSC衍生的细胞外囊泡介导或执行的，而另一些研究人员则支持旁分泌作用的诱导与细胞外囊泡无关。

▲注射间充质干细胞或间充质干细胞衍生的外泌体的功能

间充质干细胞可以通过分化为软骨细胞谱系、影响软骨细胞、介导线粒体功能、调节细胞因子、平衡细胞外基质 (ECM) 的合成和分解代谢、改变免疫反应和可能与分泌的外泌体相关的旁分泌活动来保护软骨。外泌体是小的细胞外囊泡，包括脂质、核酸和蛋白质。（MSCs：间充质基质细胞，ECM：细胞外基质）

间充质干细胞治疗膝骨关节炎的安全性

诸多临床试验表明间充质干细胞的治疗是安全的，研究人员评价了间充质干细胞在膝骨关节炎治疗中的安全性，结果表明，间充质干细胞治疗膝骨关节炎治疗安全性良好，为此种新治疗手段的临床推广提供了安全性保障。

从相关研究中表明，单次高剂量间充质干细胞关节内注射在5年内显著延缓了骨关节炎患者的疾病进展，同时改善了患者的症状及功能，显著改善了关节结构损伤。

近几年，国内外多项临床试验数据证明，使用干细胞治疗KOA是一种具有较好疗效且安全可靠的治疗方式。

研究案例1：

2021年2月，《BMJ Case Reports》（世界上最大的病例报告库）发布一份自体脂肪间充质干细胞联合关节镜下磨损性关节置换术治疗的临床案例，患者43岁患有KOA 10年，长期疼痛。在手术后第3天进行MSC干预治疗，6个月后再进行一次注射，在24个月的随访期间，观察到膝骨关节的疼痛、功能和结构明显得到改善。患者由于年龄或者其他因素不适合全膝关节置换术的情况下，联合间充质干细胞治疗是非常合适的方式。

研究案例2：

2021年3月，《干细胞转化医学》一项临床数据显示，智利研究团队使用双剂量脐带间充质干细胞治疗膝关节炎的效果要明显优于单剂量组（细胞量：2X10^7），而无论单剂量还是双剂量治疗，间充质干细胞组的治疗效果都优于透明质酸对照组，只有接受间充质干细胞治疗的患者在疼痛和膝关节功能上有明显改善（WOMAC-A 评分），并且在12个月的随访期间，未发生严重不良事件。

研究案例3：

2021年4月，《干细胞转化医学》期刊报道，12名45-65岁的中/重度KOA患者接受了不同剂量的间充质干细胞治疗，3组注射剂量分别为1 X10^6、1X10^7、5X10^7，12个月后，所有患者的疼痛程度和生活质量都有了显著改善，并且在所有的测试剂量下，MSC注射都是安全的，同时试验结果显示间充质干细胞的剂量越高，疗效越好。

接受治疗的病人中，一位有近10年骨关节炎病史的70岁老人在使用间充质干细胞治疗后，其关节疼痛感明显消失，腿部活动功能明显好转，且睡眠质量及精神状态均有显著改善。

间充质干细胞在退行性膝关节骨关节炎治疗中已经展现出更快速、更显著、更持久地减轻关节疼痛，改善关节功能的特点，不仅如此，对于由自身免疫系统紊乱造成的类风湿性关节炎，间充质干细胞所具备的免疫调节以及组织修复能力，可以抑制患者免疫系统的过度活化，减轻炎症反应，从而缓解和减轻类风湿性关节炎的临床症状。

现在，随着再生医学的发展，干细胞疗法已经不仅局限于关节炎疾病，更在疑难性、难治性疾病方面有很好的治疗前景，随着干细胞技术的发展，干细胞治疗骨关节炎越来越被认为是一种极具前景的治疗方式。相信不久的将来，全球更多的骨关节炎患者将能够受益于干细胞技术。