间充质干细胞在骨骼系统损伤修复中的作用
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文│刘靖 夏荣木
编辑│陈圆圆
审校│汤红明
刘靖 助理教授
厦门大学医学院干细胞与再生医学研究所助理教授。目前主要从事多能干细胞向心肌分化的基础理论及转化研究。参与国家“973计划”，并主持国家自然科学基金。在探索调控多能干细胞向心肌细胞分化的内在机制、干细胞移植体内示踪等方面，具有多年经验。相关工作发表在Nanoscale、Protein & Cell、Stem Cells等学术期刊，申请专利4项。间充质干细胞（Mesenchymal stem cell，MSC）几乎存在于所有组织中，因其不表达或低表达组织相容性复合物和免疫刺激分子，而不被机体免疫系统识别，具有较低的免疫源性，是细胞治疗和组织工程以及其他相关领域内的“明星”，目前对骨髓间充质干细胞（BMSC）、脂肪间充质干细胞（ASC）和脐带间充质干细胞（UC-MSC）的研究较为深入。本文简要概述了MSC在骨骼系统修复过程中的作用。
1. 骨再生
MSC具有较好的成骨细胞分化能力，骨形态发生蛋白-2（BMP-2）能够促进MSC分化为成骨细胞，且因其强大的旁分泌功能，可分泌大量因子如IGF1、TGF-β1、VEGF等，有效促进血管生成和骨再生。近年来的研究还发现，BMSC结合有机材料（如牛的松质骨、胶原蛋白海绵、聚乳酸和同种异体骨移植）和无机材料（如羟基磷灰石）等支架材料使用，可显著促进小鼠临界性颅颌面骨缺损的愈合，并在大鼠和兔子的临界性股骨缺损中发挥重要作用，还可诱导兔子体内的脊柱融合。有试验证明，BMSC的局部植入可以促进人外侧脊柱融合以及修复长骨缺损。ASC也可在动物模型中用于临界性颅骨缺损的修复，还可与多种支架（如Ⅰ型胶原基质、珊瑚支架、胶原-陶瓷复合支架等）合用来介导骨修复。综上，MSC在骨折和骨再生等再生医学领域显示出巨大的潜力，为临床上治疗骨缺损提供新的策略。
2. 软骨修复
软骨损伤后机体自我修复能力有限，软骨缺损修复是整形外科医生面临的重大挑战之一。植入工程软骨可以提高手术成功率和加速损伤修复，MSC的成软骨的特性，可为工程软骨提供充足的细胞来源，为修复软骨损伤提供了新方向。1994年，首次将MSC应用于人的软骨修复，研究者将MSC接种到胶原凝胶中用以治疗兔股骨中的软骨全厚度缺损，与对照组相比，MSC混合胶原治疗组对兔的软骨组织恢复更有益。近几年，越来越多的动物实验和临床试验表明，新型生物活性三维支架（水凝胶和纤维支架）经过多重改良后与MSC联用，可在软骨损伤中表现出优良的治疗效果。
3. 其他结缔组织的再生
MSC可介导其他结缔组织的再生，包括半月板、肌腱和韧带以及椎间盘。尽管目前的研究认为MSC不能修复肌腱损伤，仅能延缓疾病进展，但MSC在半月板再生中的积极作用受到越来越多的关注。此外，MSC移植治疗腰椎间盘退变的临床试验结果也表明，MSC移植疗法具有比常规治疗更好的预后效果。另有临床研究表明经皮注射自体骨髓浓缩细胞，能够长期缓解退行性椎间盘患者腰椎间盘源性的疼痛。由此可见，MSC移植在促进结缔组织再生中也发挥重要作用。
4. 总结
自MSC发现至今已有50多年，基于MSC的组织工程研究取得了长足进展。笔者认为以下三方面特征使得MSC在组织再生领域脱颖而出：（1）有利于减轻异常免疫应答的免疫调节能力；（2）产生生长因子的旁分泌或自分泌功能；（3）分化成靶细胞的能力。
近年来，基于MSC的再生医学研究也渐渐由骨再生向其他领域扩展。生物活性支架以及载有诱导因子的支架为MSC的增殖和分化提供了更好的支撑，利于MSC在临床上的转化应用。未来先进材料和高效诱导因子或将促进MSC在再生医学中的进一步发展。
（致谢：感谢厦门大学医学院徐秀琴教授在本文撰写过程中给予的指导。）
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