骨髓间充质干细胞治疗股骨头坏死的进展

吴竖光

（浙江大学医学院附属第二医院，浙江 杭州 310000）

股骨头坏死是由于不同病因导致其股骨头的血液循环受到破坏后，使患者股骨头出现塌陷、髋关节功能障碍的一种慢性疾病[1]。在刚患病时，主要发生在患者的股骨头负重区，并在应力作用下发生坏死，在受到修复不完善等原因使得股骨头结构改变，出现股骨头塌陷、变形、关节炎症及功能障碍的现象[2-3]。近年来，随着临床对骨髓间充质干细胞认知的不断提高，也为临床治疗股骨头坏死提供了一种新的选择[4]。基于此，本文主要对骨髓间充质干细胞治疗股骨头坏死的研究及应用进行综述。

1 股骨头坏死的发病原因、发病机制

1.1 股骨头坏死的发病原因 临床中有关股骨头坏死的病因阐述已经多达40余种，但主要可以分为两种类型[5]。一种为创伤性病因，常见于股骨头骨折、股骨颈骨折以及髋臼骨折等；一种为非创伤性病因，常见于酒精中毒、激素、高血压、血红蛋白病、高尿酸血症、红斑狼疮以及各种血色素病等。其中激素原因引起的股骨头坏死主要是因为人体在长期服用大剂量激素后，可引起基因突变，导致血液出现高凝低纤溶状态，这会使得股骨头静脉中发生血栓，股骨头静脉压增高后，会引起动脉血流受损，使股骨头骨细胞发生缺氧、缺血性坏死，最终引起股骨头坏死的现象发生[6]。

1.2 股骨头坏死的发病机制 目前，大部分学者认为微循环障碍是导致股骨头坏死的一个共同发病机制。不管是对于原发性股骨头坏死，还是继发性股骨头坏死，引起其出现病理演变的因素大致可以分为3个方面，病因、生物力学作用及破骨细胞介导的骨吸收与骨的有效重建效率及平衡关系。其中病因会造成患者股骨头微循环损害，使其骨细胞或骨髓组织等出现坏死的现象，骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化能力下降[7]。当患者的股骨头出现坏死时，会增强破骨细胞对骨小梁的吸收[8]。

2 骨髓间充质干细胞研究

2.1 骨髓间充质干细胞的特性 骨髓间充质干细胞主要来源于中胚层，其居于多向分化的潜能，可以在特定的细胞因子诱导或相关理化条件下，分化为骨细胞、脂肪细胞、成肌细胞以及软骨细胞等。除此之外，骨髓间充质干细胞还具有表达多种基因的特点，可分泌出多种成骨活性因子，这为骨折的愈合创造了有利的条件[9]。

2.2 骨髓间充质干细胞和生长因子 通常情况下，髓间充质干细胞在进行修复的过程中，还需要多种生长因子进行参与。但是往往在这个时候，内源性生长因子很难满足修复过程中的相关需求，因此还需要借助外源性生长因子。临床中股骨头坏死患者在进行治疗时，可以通过适当引入生长因子的方式有助于加速骨髓间充质干细胞的修复，使其缺损部位能够得到重建，最终可有效促进患者疾病康复。目前临床中常见的生长因子包括血管生成素1、骨形成蛋白2以及血管内皮生长因子等。

3 骨髓间充质干细胞治疗股骨头坏死的适应证

临床中在为股骨头坏死患者进行治疗时，首先应该对其进行正确的诊断及分期。既往临床通过X线将股骨头坏死分为 4期，还包括山本5期分法及松野5期分法等。但是以上分期方式都存在一定的局限性。在1997年世界骨循环研究学会设立了国际骨坏死的相关坏死标准。这种分期方式可以有效反映其骨坏死的面积及部位等，可以为临床治疗提供有效的参考价值[10]。

4 骨髓间充质干细胞治疗股骨头坏死的移植方式

4.1 髓芯钻孔减压并骨髓间充质干细胞注射移植治疗股骨头坏死 临床中在为股骨头坏死患者实施治疗时，显示股骨头内高压对于治疗具有重要意义。其中骨内循环具有腔室内性质，随着正常的组织液以及造血组织等各种原因致其体积增大后，使得髓腔内压发生增高现象，从而引起微循环障碍及静脉血流瘀滞等病理变化。对此，临床试验证明髓芯减压术可以及时减少股骨头髓腔水肿，同时还可以刺激减压针周围的血管形成，最终有利于延缓骨坏死的进展。虽然利用髓芯钻孔减压可以有效延缓骨坏死的进展过程，但是这种治疗方式并没有从本质上解决股骨头坏死的现象，若其骨内压继续升高后，则会使得股骨头出现塌陷的现象。但在髓芯钻孔减压的同时通过减压通道置入硬膜外导管后，并将骨髓间充质干细胞注射在其中，则可以有效改善患者骨内高压的现象，并且可以为股骨头修复提供种子细胞，有利于促进新骨生成。贾骏麒等[12]研究显示放射线可以通过诱导TGF-β1合成进而刺激NOX4表达升高，促进BMSCs向肌成纤维细胞发生分化，参与形成了放射性颌骨骨髓炎的病理表现。张景义等[13]研究显示富集自体骨髓干细胞骨移植治疗早中期股骨头缺血性坏死可有效降低股骨头塌陷发生率，值得应用。

4.2 骨髓间充质干细胞动脉灌注治疗股骨头坏死 将骨髓间充质干细胞动脉灌注治疗方式为股骨头坏死患者进行治疗后，主要可以起到几个作用。第一个作用是疏通病变的股骨头内血管，改善静脉回路现象，使其促进股骨头的血供。第二个作用是可以改善股骨头坏死部位或其周围的血循环，并为其提供良好的血供环境。第三个作用是可有效保护其局部血管内皮，有利于促进血管内皮细胞的修复及血管增生等。江锋等[14]研究显示同种异体骨复合骨髓间充质干细胞治疗股骨头坏死能够取得较好的效果，可防止股骨头病变及塌陷。彭威等[15]研究显示Arpin蛋白的表达会促进骨髓间充质干细胞的迁移，增加宿主骨髓间充质干细胞迁移至骨缺损部位，从而提高骨修复效果。

4.3 骨髓间充质干细胞的组织工程技术治疗股骨头坏死 骨组织的工程技术主要是利用生命科学及工程学的技术及原理来进行设计、构造以及培育活细胞，以此来研究生物替代物，最终应用于人体组织器官的修复及重建中。将骨髓间充质干细胞的组织工程技术应用于股骨头坏死的治疗中，可以起到较好的治疗效果。其中可以利用胶原、珊瑚复合用于股骨头坏死模型中。骨髓间充质干细胞的组织工程技术治疗股骨头坏死的原理可以分为以与两个方面：第一个方面：可以为生长因子提供良好的载体，能够促使骨髓间充质干细胞进行有效的分化。第二个方面：使用支架后可保证股骨头坏死的部位拥有高浓度的骨髓间充质干细胞。

5 小 结

骨髓间充质干细胞为股骨头坏死疾病的临床治疗提供了新的研究热点，并且受到了广大学者及医者的关注。不同来源的骨髓间充质干细胞分化潜能是否一样，以及植入的骨髓间充质干细胞与正常形成的骨髓间充质干细胞是否存在组织学或生物学上面的差异等问题，还需要更多的学者进行进一步的探究，从而使得骨髓间充质干细胞在股骨头坏死的治疗中可以发挥更大的价值。