關節鏡清理聯合自體骨髓間充質干細胞移植對膝骨關節炎患者疼痛程度、炎癥介質及膝關節功能的影響

白朝奇，封鵬，張雪艷，黨華，陳振

1.銅川市人民醫院骨科，陜西 銅川 727000；2.商洛市中心醫院骨科，陜西 商洛 726000

膝骨關節炎(knee osteoarthritis，KOA)是一種常見的慢性退行性疾病，臨床主要表現為關節僵硬、疼痛及活動受限，并可伴關節積液與腫脹，隨著病程的增加，關節功能會逐漸喪失，最終導致殘疾[1]。KOA 早期治療以物理治療及藥物治療為主，旨在延緩病情進展、減輕臨床癥狀，晚期治療則可考慮行膝關節置換術治療。對于藥物、物理治療無效，病變尚無需關節置換術治療的患者，關節鏡下清理術是有效的治療手段[2]。自體骨髓間充質干細胞(ABMSCs)由于具有免疫抑制活性及多向分化潛能及易培養等特點，近年來逐漸被應用于膝關節軟骨損傷的治療中[3-4]。鑒于KOA 目前常規的治療手段療效有限，在結合以往文獻與臨床經驗的基礎上，本研究在常規關節鏡清理術治療基礎上聯合ABMSCs 移植術治療，旨在探討一種更為安全可靠且療效切實的治療方案。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取銅川市人民醫院骨科2016 年3 月至2018 年1 月收治且符合以下納入和排除標準的114 例KOA 患者為研究對象，采用隨機數表法將患者隨機分為觀察組和對照組，每組57 例。觀察組中男性22 例，女性35 例；年齡51～80 歲，平均(65.3±5.7)歲；病程3 個月～6 年，平均(1.45±0.68)年；Kellgren-Lawrence (K-L)分級中，Ⅱ級9 例，Ⅲ級32例，Ⅳ級16 例。對照組中男性20 例，女性37 例；年齡53～80 歲，平均(64.2±6.8)歲；K-L 分級中，Ⅱ級12例，Ⅲ級33 例，Ⅳ級12 例；病程3 個月～5 年，平均(1.28±0.74)年。兩組患者的一般資料比較差異均無統計學意義(P＞0.05)，具有可比性。本研究經我院醫學倫理委會批準，患者及其家屬對該研究知情，自愿簽署知情同意書。

1.2 診斷標準 參照《骨關節炎診治指南》[5]中關于KOA的診斷標準：①近1個月膝關節反復疼痛；②X線片顯示關節間隙狹窄、軟骨下骨硬化、關節緣骨贅形成；③關節液清亮、黏稠至少兩次，且白細胞＜2×109/L；④晨僵至少30 min；⑤膝關節活動有骨摩擦音；⑥年齡至少40 歲。符合以上①、②或①、③～⑤或①、④～⑥，可確診。

1.3 病例選擇 納入標準：(1)符合KOA 的診斷標準，經X 線片檢查等確診；(2) K-L 分級Ⅱ～Ⅳ級；(3)年齡50～80 歲；(4)無其他系統嚴重器質性病變；(5)單側患病。排除標準：(1)膝關節嚴重畸形或存在關節游離體；(2)風濕及類風濕性關節炎、創傷性關節炎、痛風性關節炎；(3)合并嚴重肝腎功能不全、凝血功能異常；(4)正在接受藥物等其他方法治療；(5)膝關節急性創傷或感染、局部皮膚破潰；(6)既往膝關節手術史；(7)精神異常、認知障礙。

1.4 方法

1.4.1 血小板裂解液的制備 抽取患者400 mL靜脈血，離心取上清液，先于-20℃冰箱內凍存12 h，再放置于-80℃冰箱內保存。隨后從冰箱內取出，放置于37℃水浴鍋內融化，再離心取上清液，即血小板裂解液(PL)。于其中加入凝血酶及氯化鈣，混勻后于37℃環境中培養6 d。待6 d 后再離心，將收集到的激活的PL放置于-80℃冰箱內保存備用。

1.4.2 ABMSCs 分離培養 自髂后上棘處穿刺抽取骨髓50 mL，密度梯度離心法進行有核細胞的分離，貼壁培養法將ABMSCs 分離出，傳代培養至第2代，將細胞分裝超低溫凍存備用。

1.4.3 關節鏡清理術 兩組均給予膝關節鏡清理術治療，連續硬膜外阻滯麻醉，患者取平臥位，消毒鋪巾，自患側膝關節前內、外做一長約5 mm 的切口，隨后置入關節鏡，依次檢查髕囊、髁間窩及內外間隙，對影響關節正常活動的病變組織予以逐一清理，視情況松解或部分切除髕下墊肥厚脂肪組織與內側滑膜嵌頓組織，對滑膜炎癥較重或滑膜絨毛增生肥厚者行部分切除術治療。術后以生理鹽水充分沖洗關節腔，檢查無殘留的滑膜或軟骨碎屑后，逐層縫合切口，并以無菌敷料包扎。

1.4.4 ABMSCs 移植術 觀察組患者于關節鏡清理術后1 個月行ABMSCs 移植治療，于移植前1 周注射3 mL 激活的PL，移植前3 d 復蘇凍存的第2 代ABMSCs，培養后于移植當天以0.25%胰蛋白酶收集ABMSCs，并取10μL適當稀釋，細胞計數板計數。剩余以2 340 r/min速度離心6 min后去掉上清液，取3 mL激活的PL重懸。采用容量5 mL的注射器抽取患者的患側膝關節積液，去除注射器，保留針頭，再將裝有混合的ABMSCs注射器與留置的針頭連接，緩慢注入患膝關節內，單膝注射量2 mL，注射完畢后無菌紗布按壓針眼，俯臥30 min，隔5 min活動1次膝關節。ABMSCs注射1周后再次注射激活的PL 3 mL。

1.5 觀察指標與評價方法 (1)疼痛程度：采用視覺模擬評分法(VAS)評價患者的疼痛程度，總分0～10分，0分無痛，1～3分輕度疼痛，4～7分中度疼痛，8～10分劇烈疼痛，得分越高疼痛越嚴重；(2)膝關節功能：采用Lysholm膝關節評分量表(LKSS)評價患者的患側膝關節功能恢復情況，包括跛行、負重、關節不穩定、關節絞鎖、關節疼痛、腫脹、深蹲、上下樓8項，總分100分，得分越高表明膝關節功能越好；(3)炎癥介質：采用酶聯免疫法檢測患者患側膝關節液內白介素(IL)-1β、腫瘤壞死因子(TNF)-α、前列腺素(PG)E2濃度。

1.6 療效評定[6]臨床控制：關節疼痛、腫脹等癥狀消失，關節功能基本恢復正常；顯效：癥狀顯著緩解，關節功能明顯好轉；好轉：癥狀有所緩解，關節功能有所好轉；無效：癥狀及關節功能均無好轉或加重。總有效率=(臨床控制+顯效+好轉)/總病例×100%。

1.7 統計學方法 采用SPSS21.0 軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差(x-±s)表示，兩組組間比較采取獨立樣本t檢驗，數據多組間比較行單因素方差分析，兩兩對比行LSD-t檢驗，計數資料以構成比(%)表示，采用χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者的臨床療效比較 觀察組患者的治療總有效率為96.49%，明顯高于對照組的80.70%，差異有統計學意義(χ2=7.033，P=0.008＜0.05)，見表1。

表1 兩組患者的臨床療效比較(例)

2.2 兩組患者手術前后的疼痛VAS評分比較 兩組患者術后3、6 個月時疼痛VAS 評分逐漸降低，且觀察組降低較對照組更明顯，差異均有統計學意義(P＜0.05)，見表2。

表2 兩組患者手術前后的疼痛VAS評分比較(±s，分)

表2 兩組患者手術前后的疼痛VAS評分比較(±s，分)

注：與本組術前比較，aP＜0.05；與對照組同時點比較，bP＜0.05。

組別觀察組對照組t值P值例數57 57術前6.89±0.52 6.81±0.47 0.862 0.391術后3個月2.58±0.48ab 3.71±0.38a 13.935＜0.05術后6個月1.64±0.35ab 2.45±0.39a 11.670＜0.05

2.3 兩組患者手術前后的LKSS評分比較 兩組患者術后3、6個月時患側LKSS評分逐漸升高，且觀察組升高較對照組更明顯，差異均有統計學意義(P＜0.05)，見表3。

表3 兩組患者手術前后的LKSS評分比較(±s，分)

表3 兩組患者手術前后的LKSS評分比較(±s，分)

注：與本組術前比較，aP＜0.05；與對照組同時點比較，bP＜0.05。

組別觀察組對照組t值P值例數57 57術前47.52±8.42 49.05±10.17 0.875 0.384術后3個月88.45±12.45ab 82.72±14.09a 2.301 0.023術后6個月92.34±15.23ab 85.32±13.86a 2.574 0.011

2.4 兩組患者手術前后的關節液內炎癥介質比較 兩組患者術后3、6 個月時各項炎性介質(IL-1β、TNF-α、PGE2)患側膝關節液內濃度均逐漸降低，且均顯著低于術前，差異均有統計學意義(P＜0.05)；觀察組患者術后3、6 個月時患側膝關節液內IL-1β、TNF-α、PGE2 水平明顯低于同期對照組，差異均有統計學意義(P＜0.05)，見表4。

表4 兩組患者手術前后的關節液內炎癥介質比較(±s，ng/L)

表4 兩組患者手術前后的關節液內炎癥介質比較(±s，ng/L)

注：與本組術前比較，aP＜0.05；與對照組同時點比較，bP＜0.05。

組別觀察組對照組例數57 57時間術前術后3個月術后6個月F值P值術前術后3個月術后6個月F值P值IL-1β 5.23±0.58 3.51±0.4ab 2.27±0.34ab 569.38＜0.05 5.17±0.53 4.02±0.51a 3.45±0.42a 182.97＜0.05 TNF-α 2.29±0.27 1.74±0.21ab 1.15±0.23ab 327.14＜0.05 2.30±0.24 2.04±0.26a 1.55±0.19a 153.76＜0.05 PGE2 1.01±0.36 0.62±0.31ab 0.41±0.25ab 55.00＜0.05 0.99±0.29 0.88±0.21a 0.71±0.18a 21.19＜0.05

3 討論

KOA 的發生與衰老、炎癥、超負荷運動、骨質增生、遺傳、肥胖、環境等多種因素有關，在上述因素的影響下可導致膝關節軟骨發生慢性、無菌性、進行性改變，主要以膝關節軟骨變性、丟失及關節邊緣硬化為主[7]。關節鏡清理術目前主要用于藥物治療無效而病程又未到行關節置換術治療地步的KOA患者，由于該治療方法具有創傷小、療效好、恢復快等優點，故被臨床廣泛使用。關節鏡清理術治療KOA 可解除妨礙膝關節活動的機械性刺激因素，延緩病程進展；術中關節腔沖洗可清除軟骨碎屑、降解顆粒以及各種炎性因子，與此同時也可調節關節液酸堿度與滲透壓，使關節內環境與軟骨營養供給得以改善[8]。

大量研究表明，胰島素樣生長因子(IGF-1)、IL-1等多種細胞因子參與了軟骨細胞的分裂、生長、成熟與老化過程，當這些細胞因子平衡被打破后，即可引發KOA[9]。因此，在對KOA 進行治療時，逐漸有研究在關節鏡清理術后聯合實施了ABMSCs移植治療，通過糾正關節軟骨合成及分解以提高臨床治療效果。間充質干細胞(MSCS)廣泛分布于骨髓及脂肪組織中，具有向成骨細胞分化、成軟骨細胞分化、成脂肪細胞分化的潛能。且自體干細胞易于獲取，特殊情況下還可使用同種異體細胞替代，創傷手術過程中通過植入富含細胞基質的間充質干細胞可促進透明軟骨形成。關節腔內注射MSCS懸浮液或移植MSCS近年來被逐漸應用于關節軟骨損傷的修復治療中[10]。梁建基等[11]對收治的輕中度骨性關節炎患者于關節腔注射ABMSCs 治療后顯著改善了他們的關節疼痛及僵硬癥狀，有效促進了關節功能的恢復，并指出其作用機制可能是通過調節免疫、抑制炎癥進而調節關節腔內微環境，抑制軟骨降解。有研究顯示，關節鏡下膝關節清理術聯合腓骨截骨術用于KOA 早期患者，可改善其關節活動度，降低疼痛程度，且不增加術后并發癥[12]。ABBAS[13]在體外共同培養人軟骨細胞與ABMSCs 形成了成熟的關節軟骨，并與周圍關節軟骨結合良好。張鐘元等[14]利用關節鏡清理聯合ABMSCs移植治療KOA后，經2～3年隨訪得出，患者的膝關節功能與治療前相比顯著改善，疼痛程度顯著緩解，且磁共振顯示治療后3個月受損關節軟骨與軟骨下骨修復明顯。本研究中，在關節鏡清理術后1個月行ABMSCs移植術治療后患側LKSS評分與疼痛VAS評分均較僅給予關節鏡清理術治療的患者改善更為顯著，且臨床總有效率可達96.49%。

退行性骨關節環境為酸性及低氧環境，其中含有大量的炎癥介質，如金屬蛋白酶(MMP)、IL等，可引起軟骨破壞，抑制軟骨再生，影響ABMSCs 的增殖和分化。研究表明，血小板裂解液中富含TGF-β、FGF 等多種細胞因子，可促進ABMSCs 的增殖及分化，例如其中的TGF-β不僅能促使ABMSCs分化成軟骨細胞，還可對IL 活性起到抑制作用，并能促進MMP 抑制劑的表達。本研究中，通過對比兩組手術前后患側膝關節液內炎癥介質水平得出，兩組術后3、6個月時IL-1β、TNF-α、PGE2 水平均顯著低于術前，其中觀察組各項炎性介質濃度與對照組同時點相比均有明顯降低。表明，在關節鏡清理術后聯合ABMSCs移植治療KOA能顯著抑制患側膝關節液內多種炎癥介質表達，改善關節局部微環境，從而有利于減輕局部疼痛，促進患側膝關節功能的恢復。

綜上所述，關節鏡清理術聯合ABMSCs移植術治療KOA與單用關節鏡清理術相比療效更為顯著，聯合治療方案能有效下調患側膝關節液內炎癥介質的釋放，顯著緩解患者疼痛，促進患側膝關節功能的恢復，療效確切，值得臨床推廣應用。