干细胞移植疗法与骨不连国内指南

干细胞移植疗法与骨不连国内指南
专家介绍：
孙天胜，教授,主任医师, 硕士后导师，北京军区总医院全军创伤骨科研究所全军骨科中心主任兼副院长。

干细胞移植疗法治疗骨不连
骨不连的治疗原则：必须首先明确，骨不连治疗的目的在于保存、恢复肢体功能，提高患者生活质量。

如果患者关节粘连、软组织挛缩、骨折对位对线不良未曾纠正，即使骨不连处获得骨性愈合，也没有实际意义。

骨不连的治疗可分两大类：开放与闭合治疗。

开放手术仍然是骨不连治疗的主要方法，包括切开内固定、植骨、带血管蒂骨瓣移植、骨延长术等，治愈率达到9O ，疗效确切，并且可以尽早恢复肢体功能，提高生活质量，因此是治疗的金标准。

从本质上说，以上各种治疗方法都在于重新启动骨折的愈合过程，促进成骨性细胞的募集，增加骨诱导物质的浓度，加速愈合过程，以达到骨折端的骨性愈合。

很明显，直接在骨折部位移植成骨性干细胞，将极大提高细胞募集阶段的质与量，明显加速骨折的愈合过程，具有其他方法不可比拟的优势。

因而近年来对干细胞移植治疗骨不连、骨缺损的研究逐渐成为骨科领域研究的热点。

骨髓间充质干细胞的研究回顾：骨髓内有两类干细胞：造血干细胞和间充质干细胞。

临床上出于骨髓移植的需要，对造血干细胞的研究比较深入。

造血干细胞能分化成全系列的血液细胞，但无法分化成结缔组织的细胞，显然不具备成骨能力。

早在19世纪6O年代就已发现了骨髓的成骨特性。

自20世纪70年代有研究发现骨髓标本中有少量贴壁细胞在培养过程中能分化形成类似骨、软骨的集落后，对骨髓中这一小部分贴壁细胞的研究日渐深入。

随后的研究证实，骨髓成骨特性的基础在于骨髓内的这种成骨性前体细胞。

大量文献报道了从不同种属如鼠、兔、犬、人的骨髓中分离得到这种贴壁细胞。

因为在体外不同诱导分化条件下其可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞及神经细胞等，具有强大的多向分化潜能，因此命名为骨髓间充质干细胞。

骨髓间充质干细胞的成骨方向分化:骨髓间充质干细胞容易获取，其纯化、扩增难度不大，扩增后添加诱导剂如转化生长因子一p(TGF—p)、地塞米松、甘油磷酸钠、消炎痛等后就能诱导其向成骨细胞、软骨细胞、肌腱细胞、脂肪细胞以及成纤维细胞等结缔组织的各种特定细胞分化。

间充质干细胞分化受微环境影响E143，但是目前对微环境的认识是基于体外实验环境，与体内微环境相去甚远，其体内的分化影响因素还所知甚少。

因为骨髓内存在间充质干细胞，具有成骨潜能，所以可以通过移植骨髓以达到移植干细胞的目的，通过骨髓间充质干细胞向成骨方向分化以获得骨的再生。

大量的动物实验以及临床研究均证实了这一点。

包括复合自体骨髓植骨的治疗方法，以及单独应用骨髓经皮注射治疗骨不连的方法均取得了满意的疗效。

在动物实验中发现骨髓中的干细胞浓度与骨髓成骨能力存在正相关，临床研究更是进一步证明了移植的骨髓中干细胞浓度、总量与骨不连处骨痂的量呈正相关，与骨不连愈合时间呈负相关。

间充质干细胞的分布与数量:虽然间充质干细胞最早是在研究骨髓时发现的，一度认为主要存在于骨髓、松质骨和骨膜、肌肉、血管壁等处，但近来发现间充质干细胞广泛存在于人出生后所有的组织器官中口。

膑下脂肪垫中间充质干细胞含量较多。

值得重视的是，脂肪间充质干细胞与骨髓间充质干细胞形态相似，而且同样具有强大的体外增殖力和多向分化潜能。

间充质干细胞在人体内的含量非常低，即使在分布较多的骨髓内也仅占有核细胞的1／10 000～1／lOO 000，并且骨髓间充质干细胞的数目随着年龄的增加而减少，8O岁老人的骨髓中BMSCs只占有核细胞的1／2 000 000。

研究证实，自体骨髓移植治疗失败的骨不连患者无一例外骨髓内干细胞浓度过低，与治疗成功者差异有非常显著性口。

因此有学者提出，为提高胫骨萎缩性骨不连的治愈率，移植的骨髓内干细胞浓度应大于1 000个／ml，总数应大于30 000个，若患者骨髓干细胞浓度低，应尽量多采集骨髓加以浓缩。

骨髓间充质干细胞的采集、浓缩与移植：因骨髓间充质干细胞数量不多，目前常用的方法为自体骨髓采集浓缩后经皮注入骨不连处。

骨髓采集时一般取仰卧位，全麻后取髂前上棘，以内径为1．5 mm、针尖为斜面的穿刺针刺入髂骨内外板之间6～8cm，旋转抽吸，然后将穿刺针拔出1 cm 再次旋转抽吸。

共吸取骨髓300～400 ml，然后经浓缩、过滤，分离出单个核细胞约20 ml，在X线监视下经皮插入穿刺针，在骨折端间隙内、骨折端周围软组织内注入口。

既往认为萎缩性骨不连骨折端间隙内的纤维组织妨碍骨性愈合，必须清除，然后进行确切固定。

但无论动物实验还是临床研究都证明，虽然经皮注射骨髓的治疗方法无法有效清除此类组织，但仍然获得骨性愈合。

这表明骨折端间的软组织对骨不连治疗的影响很小。

因为在骨折端间隙内、骨折端周围软组织内都注入了骨髓，所以很难阐明是注入该组织的干细胞促其成骨还是周围的骨髓形成骨痂，使骨折端稳定进而出现骨性融合。

这部分组织在注射骨髓后是如何转归的仍有待进一步研究。

因移植骨髓后所成骨痂较小，故此方法不适合骨折端间隙大于5 mm者。

另外，此方法有可能引起肢体轻微短缩以及成角，对已有短缩或成角畸形者有加大畸形的可能，因此不适用。

经皮自体骨髓移植的安全性好，多项临床研究没有发现明显并发症。

骨髓间充质干细胞复合支架材料移植：如骨缺损较大，需干细胞复合支架材料经切开植入骨缺损处。

此种方法可通过添加多种生长因子来加强骨诱导活性。

在大段骨缺损动物模型中应用BMP一7及自体骨髓复合多聚微球基质材料，发现BMP一7能诱导新骨长入、穿过移植物，使间充质干细胞的生骨活性增强。

此外还有转染BMP一2基因的骨髓间充质干细胞复合支架材料治疗骨缺损的实验研究，均完全修复了骨缺损口。

目前尚无大宗干细胞复合支架材料治疗骨缺损的临床研究报告。

随着支架材料的进步，可注射支架材料复合骨髓间充质干细胞经皮植入治疗骨不连、骨缺损的治疗方法有望大规模应用于临床。

需要注意的是，干细胞移植仅仅完成了骨折愈合过程中细胞募集阶段，如果缺少骨诱导物质，仍然无法形成骨性愈合。

所以需要骨髓间充质干细胞复合骨诱导物质或者把骨髓间充质干细胞向成骨细胞诱导后再加以移植。

骨髓间充质干细胞转染BMP基因等方法因涉及到相关法规，临床应用尚有很大限制。