干细胞在运动损伤修复中的作用机制及临床治疗案例

生物科研实验室

在现代社会，体育运动已经成为人们生活中不可或缺的一部分。然而，随着运动的普及，运动损伤也成为了困扰广大运动员和运动爱好者的一大难题。据统计，每年全球有数百万人因运动损伤而就医，其中不乏一些严重的损伤，如肩袖损伤、韧带撕裂、半月板损伤等，这些损伤不仅给患者带来身体上的痛苦，还可能导至运动生涯的终结，以至于造成生活质量下降，影响我们的正常生活。

传统治疗方法的局限性
面对运动损伤，传统的治疗方式主要包括药物治疗、物理治疗和手术治疗。
药物治疗主要是通过消炎止痛药物来缓解疼痛和炎症；物理治疗则是通过一系列的康复训练来恢复关节活动度和肌肉力量；手术治疗则是针对一些严重的损伤，如韧带撕裂、半月板损伤等，通过手术来修复受损的组织。
然而，这些传统的治疗方法往往存在一定的局限性。例如，药物治疗虽然可以缓解疼痛和炎症，但并不能从根本上解决问题；物理治疗需要长时间的康复训练，且效果因人而异；手术治疗则存在一定的风险，如感染、出血等。干细胞疗法的出现与发展
在这样的背景下，干细胞疗法应运而生。干细胞是一种具有自我更新和分化潜能的细胞，可以分化为多种类型的细胞，如神经细胞、肌肉细胞、骨骼细胞等。
干细胞疗法的原理是通过将干细胞移植到受损组织中，促使其分化为受损组织的细胞类型，从而实现受损组织的修复和再生，因此，干细胞疗法被认为是一种具有广泛应用前景的治疗手段。
近年来，随着干细胞研究的不断深入，干细胞疗法在运动损伤领域的应用也取得了显著的成果。2021年，《中国医学前沿杂志(电子版)》发表的《骨关节炎临床药物治疗专家共识》，在生物制剂一栏提到了间充质干细胞。

4月底，北京市医疗保障局发布《本市新增医疗服务项目自主定价备案表》中，中国人民解放军总医院第一、二医学中心（原301医院）的股骨头坏死组织工程技术修复术、关节软骨损伤的组织工程软骨治疗项目在列。根据《北京市卫生和计划生育委员会关于2018年首批重点新增医疗服务价格项目规范的公示》公布的信息，两个项目收费标准分别是：46000元和64000元。

干细胞是如何帮助修复运动损伤的？
机制一促进骨再生，使“幼骨“健康成长
软骨内化骨是机体内成骨的一种重要方式，通常发生于四肢，脊柱，骨盆等等，其过程如下图所示，间充质干细胞聚集成团，分化成软骨，进而形成初级骨化中心，再由血管长入形成骨髓腔，形成次级骨化中心，随后成骨。间充质干细胞在整个过程中，除了担任软骨成骨的原料之外，还在调控着成骨过程中各大信号通路的活性，使“幼骨”可以健康成长，按着正常的生长轨迹“成骨”。



机制二分泌细胞因子，调节炎症微环境
有研究表示，间充质干细胞移植可以有效减轻脊髓损伤的程度，有利于机体的恢复。Sun等人研究发现，当使用8周的间充质干细胞治疗之后，同样病患的脊髓损伤程度比不接受干细胞疗法的病患要轻得多。
此外，关节和脊柱退化性疾病通常伴随着体内细胞因子水平的升高，而间充质干细胞具有抗炎和抗分解代谢特性，可在椎间盘退变的情况下使用，以降低细胞因子水平，从而调节炎症微环境。
当机体注入间充质干细胞后，如下图所示，间充质干细胞将以旁分泌方式做出反应，产生一系列生长因子、抗炎因子和抗分解代谢因子，以产生更健康、更具合成代谢的细胞表型和再生组织。

案例盘点：干细胞临床治疗多种运动损伤
NO.1干细胞与肌腱疾病
干细胞有潜力治疗的领域包括肌腱疾病，例如肩肌撕裂、跟腱炎等，这是运动中非常常见的损伤。根据文献报道，研究人员探讨了骨髓单个核细胞(BMMC）对14名肩肌完全撕裂患者的影响，研究结果发现注射BMMC后，可帮助患者受损肌腱更好的愈合，减少疼痛和炎症，增加胶原蛋白的产生，改善肌腱强度和灵活性。说明BMMC是其他传统方法的安全而有潜力的替代方案。
NO.2干细胞与膝关节炎
针对膝关节炎，干细胞疗法也非常有潜力。这种病症常见于老年运动员，可能引起严重的疼痛和功能限制，一项多中心随机对照试验中，研究人员使用干细胞与注射透明质酸治疗膝骨关节炎，结果显示干细胞疗法在帮助患者的疼痛缓解、软骨再生和功能恢复等方面表现非常好。

NO.3干细胞与韧带撕裂
针对韧带撕裂，干细胞疗法也取得了成功案例，比如利用干细胞来治疗前交叉韧带（ACL）撕裂。2022年，在印度尼西亚的研究团队的一项临床研究中就使用了干细胞条件培养基治疗后十字韧带撕裂。
研究共招募了12名I-II级十字韧带撕裂的患者，为他们同步进行关节镜手术和间充质干细胞治疗。在接受这项临床研究治疗后，有5名患者在平均25.8周后就成功恢复竞技运动。一年后再次随访评估时，有91.6%患者膝关节都基本恢复了正常。
NO.4干细胞与肌肉损伤
研究表明，干细胞疗法能够促进肌肉的再生，减轻炎症反应，从而缩短康复时间并改善肌肉功能。目前为止，美国临床试验已记录多例使用干细胞治疗肌肉损伤的案例，结果表明干细胞疗法均取得较好治疗效果。



NO.5干细胞与骨折
尽管骨折是运动中常见的损伤，并且大多数可以通过传统治疗愈合，但仍有部分情况下可能导至并发症，如骨不连或延迟愈合。研究证明，干细胞疗法能够促进骨折的愈合，提高骨密度和强度，并且有望降低并发症的风险。在Hernigou等人的研究中，使用含有干细胞的提取物治疗无法愈合的骨折，结果显示骨折的愈合率显著提高，因此干细胞疗法也在治疗骨折方面表现良好。

传统的运动损伤治疗方法往往效果有限，且恢复过程漫长。近年来，干细胞治疗作为一种新兴的治疗手段，逐渐成为了运动损伤治疗的研究热点。本文将从干细胞治疗的原理、优势以及在运动损伤治疗中的应用等方面进行探讨，以期为运动损伤患者带来新的希望。