用干细胞治疗肌肉和关节损伤

2006年，传奇橄榄球员、四分卫佩顿·曼宁（Peyton Manning）在印第安纳波利斯小马队与华盛顿红皮肤队的比赛中颈部受伤。这位明星球员一度恢复了伤病，但在2010年再次受伤。到了2011年的赛季，他伤病处的疼痛或神经损伤，明显削弱了他的手臂力量。曼宁随后因椎间盘突出接受了手术。但手术的效果并不理想，他脊柱中的脊椎融合在了一起。最后，在尝试了所有的主流治疗方法后，曼宁开始探索其他治疗方案。具体的细节不为所知，因为曼宁在2011年晚些时候已经成了一位自由球员，他和他的经纪团队都在尽量避免讨论那些实验性的或可能被禁止的治疗方法。但据报道，在2011年的赛季期间，曼宁飞往欧洲接受了治疗，医生从他的脂肪组织收集干细胞，并将纯化后的细胞注入了他的颈部。

但我们可以肯定的是，2012年，效力于丹佛野马队的曼宁，被评为当年全美橄榄球联盟（NFL）年度最佳复出球员。2013年，他被选为美国橄榄球联盟的年度进攻球员。2013年9月，在赛季揭幕战对阵巴尔的摩乌鸦队的比赛中，曼宁以单场7次达阵打破了单场达阵记录。两个赛季后，曼宁带领野马队在2016年的超级碗（Super Bowl）比赛中获胜。原本几乎因伤病而停摆的职业生涯，最终有了辉煌的完美结局。这一切是干细胞功劳吗？据推测，曼宁接受的治疗肯定与他奇迹般的康复有密切关系，但这种相关性并不能证明是干细胞在其中发挥了作用。

事实上，曼宁的故事展示了干细胞疗法的一个重大挑战，即其在肌肉、关节和骨科修复方面的有效性。在互联网上快速搜索一下，就会找到一页又一页的患者讲述他们奇迹般被治愈的故事，但我们几乎找不到能够被证实的案例。2013年发表在《膝关节外科、运动创伤学、关节镜》（Knee Surgery，Sports Traumatology，Arthroscopy）杂志上的一篇综述总结了当前的研究现状：“尽管人们对这种生物学方法的兴趣日益浓厚，但从目前广泛的临床前研究和低质量临床研究来看，我们对这一课题的认识还处于初级阶段。”

换句话说，科学家在他们的实验室里已经证明，干细胞注射应该有助于修复肌肉和关节损伤，而且一些小规模的临床试验已经暗示，干细胞确实可以修复肌肉和关节损伤。不过在我们有大规模随机对照试验的证据之前，美国食品药品监督管理局和大多数医生都不会准备为这种治疗方法盖章。这就是佩顿·曼宁和许多职业运动员会特地远道去欧洲的原因。

以湖人球星科比·布莱恩特为例。到2011年，他右膝盖的大部分软骨已经磨损，导致了膝盖部位严重的疼痛，经常使他无法练习。和曼宁一样，布莱恩特飞往欧洲接受治疗。但与曼宁不同的是，他的治疗没有使用干细胞，而是注射了富血小板血浆（PRP）。

为患者提取PRP的过程相对简单。将患者30~60毫升的血液放入离心机，离心机以非常高的速度旋转分离出血小板，就得到了PRP。PRP中富集了超过300种生长因子，这些生长因子被认为在愈合过程中发挥着重要作用。将PRP注射到软组织或关节的受伤区域，可促进组织的愈合。PRP可能是通过辅助受伤组织自身的休眠干细胞，达到了修复或治疗的效果。当这种方法生效时，大多数患者在几周内就能得到缓解，而且没有任何不良反应。在科比的PRP治疗结束后，他告诉ESPN.com：“我感觉自己更强壮，速度也更快了。”

当然，希望治愈关节和肌肉疾病的不仅仅是职业运动员。全球儿童安全组织（Safe Kids Worldwide）的一项调查发现，在美国，每年有100多万儿童在运动中受伤，并且伤势严重到需要去急诊室治疗。除了运动损伤，美国疾病控制与预防中心（Centers for Disease Control，CDC）报告称，约有3 100万成年人患有骨关节炎。骨关节炎是一种很常见的疾病，我们知道间充质干细胞（成体干细胞，可产生肌肉、骨骼和结缔组织）在骨关节炎患者中的活性较低（图1.6）。事实上，《关节炎与风湿病学》（Arthritis & Rheumatology）杂志中的一篇文章指出，干细胞的再生能力不足以抵消骨骼和软骨的正常磨损，可能是这种疾病的一个典型特征。

图1.6　膝盖关节的关节炎

骨关节炎是一种最常见的关节炎，是由于骨骼末端软骨的损伤或磨损引起的。医生们正致力于用干细胞来再生受损的软骨。

纽约特种外科医院的研究人员开展了一项研究，以确定使用干细胞能否帮助治疗骨关节炎。研究人员将患者分为3组，每组患者接受一次膝关节注射。第一组接受干细胞注射。第二组接受透明质酸注射，这是一种常见的治疗方法，可以通过润滑关节来缓解关节炎的疼痛。第3组接受生理盐水安慰剂注射。这是一项参加者不知情的研究，研究参与者并不知道他们疼痛的膝盖被注射了什么。

纽约特种外科医院的整形外科医生、关节炎研究的首席研究员塞布丽娜·斯特里克兰德博士（Sabrina Strickland，MD）说：“研究已经证明干细胞是安全的，可以在许多不同的情况中改善愈合效果和减轻症状，比如心脏手术和伤口愈合。”

研究参与者将在注射前和参与研究12个月后接受X线检查。他们还将参与其他的实验工作，并完成关于疼痛和活动水平的问卷调查。随访时间分别为初次注射后的6周、3个月、6个月和12个月。

斯特里克兰德博士说：“我有一些低龄的关节炎患者正在寻找新的止痛方法。干细胞疗法与目前的疗法完全不同。如果它被证明是安全有效的，并且能够减缓轻度到中度关节炎的发展，将能够帮助很多患者。”

纽约大学朗格尼医学中心的医生们正在测试一种类似的疗法，来治疗股骨头缺血性坏死（avascular necrosis，AVN）引起的髋关节疼痛。AVN，也称骨坏死，是一种髋部股骨头（臀部大腿骨的最上部）受损，导致其圆润的形状不断被破坏，形成恶性循环，最终可能引发衰竭和死亡。受损的股骨头像一个形状破损的“球”，它与髋关节窝的形状不匹配，会使关节表面软骨受损，导致慢性关节炎并且最终破坏关节（图1.7）。处于这种情况的患者通常在50岁之前就需要进行全髋关节置换手术。

托马斯·艾因霍恩博士（Thomas Einhorn，MD）是纽约大学（New York University，NYU）骨外科教授，朗格尼医学中心临床和转化研究主任，使用成体干细胞疗法在他的许多患者中成功地治疗了AVN，帮助他们避免了髋关节置换手术。艾因霍恩博士说：“对于60岁以下的AVN患者来说，全髋关节置换术通常不是最佳方案。这是因为他们的活动可能受到限制，而且人造髋关节会随着时间的推移产生磨损。干细胞治疗可以让一些患者避免进行这种手术。”

通过一根细针从股骨中取出骨髓后，艾因霍恩博士将样本转移到一个设备上，该设备将干细胞收集成一种名为骨髓穿刺浓缩液（bone marrow aspirate concentrate，BMAC）的浓缩物。

图1.7　髋部股骨头受损

一个健康的髋关节（如左图）的关节窝里有一个光滑的球。当流向股骨头的血液供应受到影响时（如右图），股骨头开始坏死，变得斑驳和不规则，若不对股骨头进行干细胞输注等治疗，最终只能进行全髋关节置换。（经OrthoInfo.美国矫形外科医师学会许可转载）

在一个小时的手术过程中，他将患者髋关节受损的骨头取出，然后将BMAC直接注射至移除了受损骨头的髋关节中。BMAC将形成一个厚凝块作为临时支架，新的组织可以在这个结构上生长。

艾因霍恩博士说：“干细胞一旦进入关节腔内，就会诱导血管新生，并逐渐生长，分化，进入骨组织。新的骨组织会将周围坏死的组织作为支架，使活骨组织生长在原位。”多年来，艾因霍恩博士创新的细胞手术取得了65%的成功率，不仅减轻了患者的疼痛、防止了受损的髋部的崩溃，还让患者避免了髋关节置换手术。

这些是基于细胞疗法的再生医学用于治疗肌肉和关节损伤、疾病和退化等疾病类型的实例。这些例子说明了再生医学疗法，在有科学方法依据、有治疗动机的实验性治疗中，有了显著效果。目前正在进行的试验可以让更多的人使用这些疗法。