作者：施云威 北京积水潭医院

TMJ-OA的治疗方法旨在防止软骨和软骨下骨的进行性破坏，缓解关节疼痛，恢复TMJ的功能。TMJ-OA的发病机制涉及持续的炎症过程。代谢和机械因素导致一系列生物力学变化，导致软骨损伤，引起关节炎症反应。因此，TMJ-OA患者的治疗应主要侧重于抑制活跃的炎症过程，从而防止进一步退化。其次，治疗应解决受损软骨的再生问题，从而保护功能。在本研究中，我们在TMJ-OA兔模型中研究了hUCM-MSCs的抗炎作用和软骨再生能力。在本研究中，hUCM-MSCs的抗炎作用类似于地塞米松治疗。单次注射hUCM-MSCs的治疗效果可以持续至少4周，直到死亡。TMJ髁突软骨血管化不良；因此，关节内注射而不是静脉注射是将MSCs运送到疾病部位的最有效方法。近年来，骨髓间充质干细胞衍生的外显子或MSCs上清液的给药在再生医学中引起了关注，因为这可以避免使用活细胞作为治疗手段的诸多障碍。然而，在多项研究中发现外显子的半衰期非常短，为2-5 血液中的min。据认为，这些外显体中的许多很快被巨噬细胞消化。因此，使用外显体的治疗需要多次注射才能显示疗效。与MSCs衍生的外显体类似，含有各种细胞因子的MSCs上清液在临床上有效，但在临床试验中也存在类似的问题。
此外，MSCs衍生的外显体或MSCs上清液中的生物活性分子类型取决于MSCs所在的环境。因此，与MSCs移植相比，外显体和上清液的制备可能更复杂，更具挑战性，以获得成功的临床结果。
在本研究中，我们可以通过单次注射MSCs获得成功的治疗效果。这一有希望的结果可能是因为移植的干细胞能够存活相当长的一段时间，并且能够有效地安置受伤的组织，与目标细胞通信，并释放适当的生物活性分子，如生长因子。减少注射次数在临床上也有助于减少患者的不适。到目前为止，尽管有许多问题，MSCs治疗已经在6000多个临床试验中进行了测试，并且普遍认为是安全的。
在本研究中，我们检测了MSCs治疗TMJ-OA的疗效。为此，我们将不同浓度的hUCM-MSCs移植到TMJ OA诱导的新西兰大白兔的髁突关节中 千克）。我们的结果表明，MSC-M细胞（使用浓度为5 × 每200个电池105个 μL生理盐水）比MSC-H细胞更有效（浓度为1 × 每200个电池106个 μL生理盐水）用于再生关节软骨。MSC-M组的生长因子基因表达水平最高（浓度为5 × 每200个电池105个 μL生理盐水）。使用大鼠进行的一项研究表明，用MSCs进行高剂量治疗会在膝盖处产生疤痕组织游离体。这一现象以及我们的结果表明，获得有效治疗所需的适当细胞数量可能因不同的OA而异；因此，在实施这种治疗之前，应确定每个治疗的最佳细胞数。
从不同供体的相同组织中分离出的MSCs具有异质性，即使用于相同的疾病靶点，也具有不同的治疗效果。在本研究中，我们评估了来自不同供体的多个hUCM MSC细胞系，并进行了一系列体外实验，以选择合适的hUCM-MSC细胞株用于治疗兔TMJ-OA。我们假设，高表达生长因子的细胞将显示出通过自分泌环分化为软骨细胞的能力，并将通过旁分泌环促进周围细胞的再生。因此，我们评估了不同hUCM-MSC系的软骨分化潜能。我们的结果表明，生长因子的表达水平与ECM标记物呈正相关。生长因子在维持干细胞的干度方面发挥作用。我们的数据还表明，生长因子的表达与多功能标记的表达之间存在关系。在我们的研究中，选定的UC2组在治疗兔TMJ-OA方面表现出良好的表现。这一结果表明，在体内程序之前评估这些因子的体外表达有助于预测MSCs治疗TMJ-OA的疗效。需要进一步研究来阐明实际疗效与生长因子和多功能标记物表达水平之间的相关性。
我们观察到，hUCM-MSC具有强烈的抗炎作用，类似于DEX，并通过分泌IL-1RA来实现。然而，仅在MSCs治疗组中观察到软骨再生作用。MSC治疗组的ECM标记物和生长因子显著上调。然而，DEX治疗组中这些因子的表达与未经治疗的TMJ OA诱导组相似。这些结果表明，单纯抗炎治疗对TMJ-OA的治疗有局限性。特别值得注意的是，hUCM-MSCs组中生长因子mRNA表达上调，尤其是Igf-1表达上调，原因如下。与由II型胶原组成的透明软骨不同，TMJ的关节软骨是纤维软骨，主要由I型胶原组成。研究表明，IGF-1促进I型胶原蛋白的合成。我们的结果表明，移植的人脐血间充质干细胞通过IGF-1信号促进I型胶原的合成，从而有效地再生TMJ软骨。这表明hUCM-MSCs比普通OA更适合TMJ-OA治疗。
移植细胞的细胞命运仍然存在争议。在本研究中，我们在给药hUCM-MSCs 4周后，在兔TMJ髁突头样本中鉴定了移植hUCM-MSCs的人mtDNA。这表明hUCM-MSCs通过降解的ECM穿透软骨层和软骨下骨，并在至少4周内发挥恢复功能。还有一个问题是，间充质干细胞是通过分化为软骨细胞，还是通过分泌营养因子的机制，在体内促进软骨再生。Daniela等人已经证明，MSCs不是通过分化成软骨细胞来再生软骨，而是通过旁分泌机制再生软骨，这可能涉及免疫调节因子、微泡、微RNA、外周体和线粒体转移。基于这一事实，我们使用PCR获得的人类mtDNA数据，也有证据表明，hUCM-MSCs通过将线粒体或mtDNA运输到受损的软骨细胞，发挥旁分泌作用并修复受损的软骨。线粒体功能障碍与OA40的病理学有关。线粒体功能障碍导致细胞活性下降和氧化应激积累，导致脂质膜降解，DNA损伤积累，诱导分解代谢信号级联，软骨细胞凋亡。因此，线粒体转移是OA再生的有利方法，因为受损的软骨细胞不能有效生物合成线粒体。
研究报告显示，自体和异体MSCs对人类同样安全有效。尽管我们在本研究中使用了异种干细胞，但在实验动物中未观察到局部或全身不良反应，表明hUCM MSCs在未来临床应用中可能是安全的。