膝關(guān)節的半月板是一種楔形的纖維軟骨組織，外緣較厚，內緣較薄。半月板附著(zhù)在股骨髁和脛骨表面之間，內側半月板覆蓋60%的脛股骨表面，外側半月板覆蓋90%的關(guān)節面。水和膠原組織分別占半月板組成的72%和22%。在22%的膠原蛋白組織中，80% 是I型膠原蛋白，20%是II型膠原蛋白。值得注意的是，膠原蛋白類(lèi)型的分布不同，因為I型膠原蛋白纖維形成一個(gè)充滿(mǎn)間質(zhì)細胞、糖胺聚糖、糖蛋白和彈性蛋白的網(wǎng)絡(luò )結構。間質(zhì)細胞的表型在外周有更多的成纖維細胞樣細胞，在內緣有更多的軟骨細胞樣細胞。半月板的主要功能是分散負荷、減少接觸應力、吸收沖擊、潤滑關(guān)節和維持本體感覺(jué)。

由上下動(dòng)脈形成的環(huán)狀毛細血管可為外周半月板邊緣10%–25%、內半月板邊緣10%–30%以及半月板前角和后角的組織提供有限的血流。當這些毛細血管進(jìn)入半月板時(shí)，通常分為上、中、下三層，這是半月板損傷后自我修復的基礎。

然而，在半月板的其余部分，沒(méi)有明顯的血管營(yíng)養，但膜狀滑膜層覆蓋在半月板表面并提供滑液，這是組織有限生長(cháng)修復的主要來(lái)源。安德森等人推薦了1區（輪輞寬度<3mm）、2區（輪輞寬度3至<5mm）和3區（輪輞寬度≥5mm）的分類(lèi)系統。

Meniscofemoral和meniscotibial，或1區，通常也稱(chēng)為外三分之一或紅-紅 (R/R) 撕裂。位于中間三分之一（2區）的眼淚被歸類(lèi)為紅白（R/W）眼淚，位于內三分之一（3區）的眼淚被稱(chēng)為白-白（W/W）眼淚。R/W撕裂發(fā)生在外側和中間三分之一區域的交界處，距半月板附件約4毫米，血管供應主要在撕裂的外側三分之一處。W/W 撕裂位于沒(méi)有血液供應的區域（圖2）。

R-R，紅-紅；R-W，紅白；W-W，白白。R-R區血供良好，如果撕裂很小，有時(shí)可以自行愈合，不一定需要手術(shù)治療。R-W區供血部分，自愈能力低。W-W區幾乎沒(méi)有血液供應，該區域的撕裂不會(huì )自行愈合。

半月板損傷與損傷的形狀和損傷期間的壓力狀態(tài)有關(guān)。半月板損傷的類(lèi)型包括傾斜（鸚鵡嘴）、水平（剝落）、徑向、垂直（縱向）和桶柄狀撕裂（圖1）。斜（鸚鵡嘴）撕裂是一種輕微的半月板損傷，從半月板的自由邊緣撕裂到半月板的中部，影響上下表面。如果損傷撕裂整個(gè)半月板，則應稱(chēng)為徑向撕裂。水平（散裂）撕裂的半月板就像松餅一樣，撕裂中心層，但可能不會(huì )影響表面，而垂直（縱向）撕裂與半月板邊緣平行。損傷類(lèi)型可存在于紅區或白區，若伴有半月板游離緣翻轉，則應稱(chēng)為桶柄樣撕裂。

如前所述，半月板修復能力與損傷類(lèi)型之間存在關(guān)系。一些損傷，例如斜（鸚鵡嘴）撕裂和徑向撕裂，通常穿過(guò)白色區域，即使用縫線(xiàn)或Fast-fix 縫合半月板也不容易治愈。桶柄樣撕裂是一種嚴重的半月板損傷。

半月板損傷的類(lèi)型包括垂直（A）、徑向（B）、水平（C）、桶柄狀撕裂（D）和傾斜（E）。由上下動(dòng)脈形成的環(huán)狀毛細血管可以為半月板外側緣10%~25%、半月板內側緣10%~30%以及半月板前角和后角的組織提供有限的血流（紅色區域，F）。白色區域的軟骨自我修復能力有限；由于缺乏自愈能力，患者可能會(huì )出現持續和反復的癥狀，以及加重的傷害。

正如我們對半月板血液供應描述的特征一樣，這些眼淚的自我修復能力有限?；颊呖赡軙?huì )出現持續和反復的癥狀，以及由于缺乏自愈能力而加重的傷害。此外，半月板無(wú)血管區修復手術(shù)的失敗率高達18%，因此半月板部分切除已成為臨床首選的治療方法。研究表明，即使在半月板損傷合并前交叉韌帶損傷的情況下，半月板的部分切除也會(huì )導致側膝骨關(guān)節炎的發(fā)病率增加10-20倍在半月板完全切除的患者中，骨關(guān)節炎的發(fā)生率甚至更高。

因此，我們的系統評價(jià)匯總了多項研究，旨在： 

• (i) 回顧使用MSCs治療半月板損傷（特別是無(wú)血管區）的體內實(shí)驗；
• (ii) 評估不同來(lái)源的MSCs在治療動(dòng)物和人類(lèi)半月板損傷方面的功效；
• (iii) 找到證據支持關(guān)節內注射干細胞可作為治療半月板損傷的新方法。

間充質(zhì)干細胞治療半月板損傷的體內研究

干細胞治療半月板損傷的臨床研究現狀

半月板的細胞學(xué)處理誘導半月板成纖維細胞分化和成熟。最近的技術(shù)已經(jīng)誘導了MSCs的分化（圖1）。間充質(zhì)干細胞是分布在許多人體器官中的多能干細胞，包括骨骼肌、胰腺、脂肪組織、胎盤(pán)、骨骼和骨髓。無(wú)論來(lái)源如何，所有MSC在成骨、脂肪生成和軟骨生成方面都具有相似的能力。臨床常用的間充質(zhì)干細胞來(lái)源于骨髓、脂肪組織、臍帶血和牙髓。

作為關(guān)節囊的結構特點(diǎn)，膝關(guān)節是一個(gè)相對封閉的空間。制備好的干細胞制劑可以通過(guò)皮膚直接注入關(guān)節腔內。

研究人員比較了最常用于半月板的不同MSC（來(lái)自骨髓、半月板、滑膜、脂肪組織、肌肉、韌帶和骨膜）的能力，發(fā)現骨髓來(lái)源的MSC具有最高的分化潛能，其次是滑膜衍生的MSC。然而，在決定診所的細胞來(lái)源時(shí)，還應考慮檢索的難易程度、創(chuàng )傷的大小和可選擇材料的范圍。由于這些因素，脂肪間充質(zhì)干細胞具有不可替代的優(yōu)勢。

干細胞移植治療半月板損傷的動(dòng)物試驗

越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始關(guān)注MSCs在體外修復半月板損傷的能力（表1）。

時(shí)間	動(dòng)物	注射	觀(guān)察時(shí)間	組織學(xué)結果
水野等人。2007年	老鼠	1 × 10 7滑膜 MSC	12周	軟骨細胞形態(tài)成熟，缺損周?chē)拈g隙得到改善。
澤爾納等人。2013年	新西蘭白兔	1 × 10 5自體MSC-透明質(zhì)酸-膠原復合物植入	12周	修復組織呈半月板狀，細胞數量較少，顯示出典型的半月板細胞周腔，并含有大量的細胞外基質(zhì)。
Al Faqeh H等人。2011年	羊	2 × 10 6骨髓間充質(zhì)干細胞	6周	H&E 染色顯示 CM 組的半月板樣組織中存在細胞和纖維組織，這一特征類(lèi)似于天然半月板中的纖維軟骨，盡管細胞看起來(lái)不成熟，細胞核較大。
堀江等人。2011 年	老鼠	5 × 10 6滑膜-MSC	12周	再生后的半月板輪廓變得銳利，最終形態(tài)更接近正常半月板形狀。
澤爾納等人。2009年	新西蘭白兔	1.5 × 10 6滑膜間充質(zhì)干細胞	12周	可以觀(guān)察到具有典型放射狀膠原纖維的半月板結構的重建。
近藤等人。2015 年	靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物	2.5 × 10 5滑膜間充質(zhì)干細胞	16周	MSC組再生半月板番紅-O染色呈陽(yáng)性。
片桐, 2012	老鼠	2.5 × 10 4滑膜間充質(zhì)干細胞	12周	再生后的半月板輪廓更加清晰，基質(zhì)中II型膠原的染色能力較高。
魯伊斯等人。2010	兔子	1 × 10 5脂肪間充質(zhì)干細胞	12周	與正常組織相比，愈合區域的細胞數量略有增加。
齊等人。2015年	新西蘭白兔	2 × 10 6脂肪間充質(zhì)干細胞	12周	半月板的前部再生，具有大量的細胞過(guò)多的纖維軟骨組織和細胞外基質(zhì)（ECM）。
帕布魯韋等人。 2009	羊	3.5 × 10 5人骨髓MSC可吸收膠原復合物植入	40天	當使用未分化的干細胞時(shí)，半月板表面之一發(fā)生廣泛整合，但當使用分化的細胞時(shí)，僅顯示出有限的整合。
達弘等人。2015 年	日本兔	5 × 10 4脂肪間充質(zhì)干細胞	12周	番紅-O 染色在第 2 周時(shí)出現，并隨著(zhù)時(shí)間的推移逐漸增加，直至第 12 周
達頓等人。2009	豬	1 × 10 6骨髓間充質(zhì)干細胞	12周	MSC 處理的半月板具有完整的細胞結構，纖維軟骨細胞是主要細胞。
沉等人，2013	老鼠	6 × 10 6人半月板祖細胞	12周	關(guān)節內注射 hMeSPC 顯著(zhù)誘導更多的新組織形成和細胞外基質(zhì) (ECM) 沉積。
奧庫羅等人。2013	老鼠	5 × 10 6 個(gè)同基因 MSC、輕微不匹配 MSC 和主要不匹配 MSC	8周	再生半月板在輪廓、細胞結構、基質(zhì)染色和II型膠原免疫染色方面與正常半月板不同。
洪等人。 2010	兔子	2 × 10 6人骨髓間充質(zhì)干細胞	12周	間充質(zhì)干細胞似乎可以增強半月板的再生，盡管在半月板中觀(guān)察到的間充質(zhì)干細胞太少，無(wú)法解釋半月板的再生。

干細胞移植治療半月板損傷臨床案例研究

MSCs用于半月板修復的臨床實(shí)驗只有兩個(gè)（表2）。一項是一名32歲女性的病例報告，另一項是一項多中心、隨機、雙盲對照研究，招募了55名內側半月板損傷的受試者。

時(shí)間	研究型	納入標準	注射	觀(guān)察時(shí)間及評價(jià)指標	結果
帕克等人, 2013	病例報告	32歲，女性	混合注射富含血小板的血漿、氯化鈣和低劑量自體脂肪間充質(zhì)干細胞（術(shù)后14天）；富含血小板的血漿和氯化鈣（術(shù)后 28 天）	視覺(jué)模擬評分 (VAS) 評分和 MRI（術(shù)后3個(gè)月）	患者癥狀改善，重復核磁共振顯示撕裂的半月板幾乎完全消失
范斯內斯等人，2012	多中心、隨機、雙盲對照研究	55 名受試者患有內側半月板損傷	A組：骨髓間充質(zhì)干細胞（5×107）、人血清白蛋白、透明質(zhì)酸鈉、血漿；B組：骨髓間充質(zhì)干細胞（1.5×108）；C組：透明質(zhì)酸鈉	VAS評分和 MRI（術(shù)后12 個(gè)月）	在接受間充質(zhì)干細胞治療后，患有骨關(guān)節炎變化的患者中，疼痛減輕的比例較高。

自體脂肪間充質(zhì)干細胞治療半月板損傷

據報道，一名32歲女性的內側半月板出現2級撕裂并接受了自體脂肪MSCs治療。抽脂當天和術(shù)后3天、7天進(jìn)行關(guān)節腔注射，再用CaCl2注射PRP和透明質(zhì)酸（1mL）以與第一天相同的方式注射。術(shù)后14天進(jìn)行富含血小板血漿、氯化鈣和低劑量地塞米松的混合注射。術(shù)后28天注射富含血小板的血漿和氯化鈣。隨訪(fǎng)3個(gè)月后，患者報告疼痛明顯減輕。她的視覺(jué)模擬評分（VAS）評分顯著(zhù)降低，MRI顯示半月板“幾乎完全修復”。

骨髓間充質(zhì)干細胞治療半月板損傷

已進(jìn)行了一項多中心、隨機、雙盲對照研究。從七個(gè)醫療中心招募了總共55名內側半月板損傷的受試者，并隨機分為三組。A組腔內注射含有5×10⁷個(gè)骨髓間充質(zhì)干細胞、人血清白蛋白、透明質(zhì)酸鈉和血漿的骨髓間充質(zhì)干細胞復合物；B組腔內注射含有1.5×10⁸的骨髓間充質(zhì)干細胞復合物間充質(zhì)干細胞；C組半月板切除術(shù)后7天腔內注射透明質(zhì)酸鈉作為對照。骨髓間充質(zhì)干細胞來(lái)自骨髓庫。半月板體積在術(shù)后12個(gè)月通過(guò)半定量MRI分析，增長(cháng)大于15%被認為是陽(yáng)性。

結果顯示，A組24%的患者和B組6%的患者呈陽(yáng)性生長(cháng)，而C組沒(méi)有患者出現陽(yáng)性生長(cháng)，說(shuō)明腔內注射骨髓間充質(zhì)干細胞可促進(jìn)半月板再生。此外，同樣患有軟骨退變的患者在接受間充質(zhì)干細胞治療后疼痛明顯減輕；對照組患者癥狀沒(méi)有明顯緩解。這被認為是循證醫學(xué)的一級證據。

討論：目前，雖然關(guān)節鏡下半月板部分切除術(shù)是治療半月板損傷的主要方法，但組織工程和間充質(zhì)干細胞治療半月板損傷的新技術(shù)也開(kāi)始了初步的臨床探索。

臨床研究發(fā)現間充質(zhì)干細胞治療半月板損傷的機制包括：

• 1、MSCs可以直接分化成纖維軟骨細胞；
• 2、間充質(zhì)干細胞自身可提供大量細胞因子和信號因子，增強細胞活力和細胞增殖，減少細胞凋亡；
• 3、間充質(zhì)干細胞可以遷移到損傷部位進(jìn)行廣泛的增殖和抗炎。

結論

幾項研究表明，間充質(zhì)干細胞療法在促進(jìn)半月板再生和修復方面表現出顯著(zhù)的功效。已經(jīng)發(fā)現，除了作為具有多向分化能力的種子細胞外，MSCs還可以通過(guò)自分泌或旁分泌信號傳導分泌細胞因子或生長(cháng)因子 . 在干細胞的調控下，包括TGF-β、IGF-1、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）和成纖維細胞生長(cháng)因子（FGF）在內的細胞因子水平增加了數百倍。

同時(shí)，間充質(zhì)干細胞可以通過(guò)旁分泌調節多種抗炎細胞因子，如白細胞介素（IL）-10、TGF-β和前列腺素E2來(lái)抑制損傷引起的炎癥，從而為半月板愈合提供適當的微環(huán)境。間充質(zhì)干細胞可以在半月板修復過(guò)程中產(chǎn)生滑膜組織，為半月板提供更多的營(yíng)養。

目前，大量臨床前研究表明，體內注射間充質(zhì)干細胞治療半月板損傷是一種安全、可靠、高效的半月板損傷修復方法。

參考資料：Dai TY, Pan ZY, Yin F. In Vivo Studies of Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Meniscus Injury. Orthop Surg. 2021 Dec;13(8):2185-2195. doi: 10.1111/os.13002. Epub 2021 Nov 8. PMID: 34747566; PMCID: PMC8654668.

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