由于缺乏血管、神經和淋巴組織,關節軟骨自我修復的能力受到限制。一旦受損,就會導致關節腫脹和疼痛,加速骨關節炎的進展。迄今為止,盡管目前已取得很多進展,但是完全再生透明軟骨以及恢復其原有的機械特性仍然是一個難以實現的目標。免疫反應越來越被認為是影響軟骨修復的關鍵因素。相關研究表明巨噬細胞在生長板損傷后的炎癥期中占主導作用。巨噬細胞主要包括炎性巨噬細胞M1型和修復型巨噬細胞M2型。軟骨在損傷后巨噬細胞被激活成M1型浸潤到損傷局部,并分泌大量促炎癥因子(如TNF-α、IL-1β等),這些炎癥因子可持續存在,加速了軟骨基質的降解。此外,在炎癥微環境中,間充質干細胞發生異常分化,軟骨細胞開始轉化或去分化為成纖維樣細胞,形成機械性能差的纖維軟骨。在修復期,M2巨噬細胞可分泌抗炎因子和軟骨細胞因子,從而抑制炎癥反應,促進軟骨修復。因此,軟骨再生需要對關節炎癥微環境進行多維時空調節,在炎癥階段促進巨噬細胞由M1型向M2型轉化,將有利于軟骨再生。
間充質干細胞(MSCs)已被證明具有免疫調節特性和對組織具有修復作用通過調節免疫微環境。并且研究表明MSCs的抗炎作用是由于其旁分泌機制,主要涉及外泌體的分泌。外泌體是直徑30~200 nm的由細胞分泌的囊泡,功能類似于親代間充質干細胞。此外,外泌體相對與細胞來說較容易儲存和運輸,可以避免細胞移植的許多限制,包括免疫原性和致瘤性。……