文摘
目前的治疗方法对受损的关节软骨的再生,尚未被证明提供的结果与上述透明软骨。最近,它已经声称使用间充质干细胞(msc)提供再生潜力大于分化细胞,软骨细胞等。在不同种类的msc,脂肪间充质干细胞(ADSCs)新兴因其abundancy和从容的收获。然而,他们的作用机制和软骨再生潜力仍在接受调查,和许多其他方面仍然需要澄清。本系统评价的目的是给的概述在活的有机体内研究处理ADSCs,通过总结的主要证据膝盖软骨疾病的治疗。
1。介绍
关节软骨的改变可以产生疼痛和降低生活质量,演变为骨关节炎(OA)的发展,因此永久致残症状。
目前OA患者使用的药物或手术治疗可以帮助管理症状,延缓疾病进展1- - - - - -3),但目前金属表面重修是唯一能够提供止痛治疗和满意的功能恢复,当达到[OA的最后阶段4- - - - - -7]。尽管新治疗方案来自最近的成就在生物技术(8,9),透明软骨再生的仍然是一个嵌合体(10]。寻找一个新的方向软骨再生,骨科的近代历史丰富了创新疗法,从血小板源生长因子(GFs)细胞治疗11,12),还结合各种生物材料在组织工程策略。特别是最近间充质干细胞(msc)是新兴的一种替代使用差异化的软骨细胞,由于他们可能分化成几行如成骨细胞、软骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞和自我更新的能力,可塑性高,免疫抑制和抗炎作用13]。msc可以获得不同的人力资源,如骨髓、骨膜,脐带血,真皮,肌肉,infrapatellar脂肪垫,滑膜,脂肪组织(13]。在这些资源中,脂肪间充质干细胞(ADSCs)是吸引注意力的另一种选择更好的研究骨髓间充质干细胞(bmsc) [14,15]。增加兴趣的原因ADSCs驻留在其丰度(ADSCs 5%的有核细胞和0.0001 bmsc的-0.01%),它们可以轻松收获(施主能级发病率低的优点),和他们的快速扩张和高增殖潜力16];此外,他们表明,他们能更好地维护其表型在许多文化通道对bmsc [17]。因此,在过去的十年里,处理ADSCs临床前和临床论文的数量大大增加了。然而,它们的作用机制尚未完全理解,因为自己干细胞的分化和旁分泌和营养的影响可能涉及。此外,最优策略应用ADSCs尚未确定,许多方面仍有争议18]。
本系统评价的目的是分析当前文献ADSCs的使用在活的有机体内显示可用的证据对他们的治疗潜力软骨再生,通过调查他们的功效,缺点,和未来可能的应用策略在人类治疗软骨的病态。
2。材料和方法
的文献进行系统回顾使用ADSCs膝盖软骨缺陷在活的有机体内。搜索使用PubMed数据库,通过专注于临床前和临床研究,以下线程:“软骨”和“脂肪间充质干细胞”或“脂肪中提取干细胞”或“脂肪基质细胞衍生”或“间质血管分数。“过滤器包括出版物从过去10年的英语。文章首次接受标题和摘要。随后,由此产生的文章的全文筛选和那些没有报告在活的有机体内使用ADSCs或应用程序不同于膝盖软骨缺陷或OA被排除在外。除了脂肪组织细胞来源被拒绝,除非他们被用于比较研究。所有的文章处理的应用ADSCs不同于上面所描述的也排除在外。参考列表所选的文章也筛选获得本文进一步的研究。
3所示。结果
上述筛选程序后,361篇文章最初发现。39研究,满足上述标准,包括在最终的分析:28动物研究(临床前和临床3日)25日和11个临床研究。在临床前研究中,16个形容arthrotomic植入手术治疗局灶性骨软骨缺损和8个研究描述内注射OA的模型。进一步研究评估2治疗组诱导OA:通过单射或手术管理。Culture-expanded ADSCs被用于所有除了一个的研究,在细胞被酶消化分离出脂肪组织。一个研究两种方法进行比较。在4例,扩大细胞被引入不同的基因操纵。
在临床研究中,11个文件处理的细胞从脂肪组织中获得治疗膝盖的关节软骨被包括在内。只有一个研究描述扩展ADSCs临床,而所有其他案件报道细胞分离酶消化的脂肪组织。
文章详细描述表1和2,评估不同方面进行了总结和讨论在接下来的段落。
4所示。讨论
在过去的十年里,越来越多的论文已发表的使用ADSCs软骨疾病的治疗,从临床前研究到临床试验在最近的一年。事实上,脂肪组织是一个有吸引力的来源msc在临床设置,作为他们的收获,简单和丰富的来源可以通过微创手术,从而使大量的细胞得到以最小的操作。
研究分析了系统综述目前各种应用:细胞培养后可以用作悬挂或新鲜分离的酶消化脂肪组织,从而获得异构“间质血管分数”(SVF),包含各种各样的茎,祖,成年细胞。其中,它已经表明,ADSCs代表10%的SVF [12]。交付可以由内注射,细胞通常是悬浮在一个卷富含血小板血浆(PRP),或通过手术植入,可能通过播种到生物材料、形式的三维支架。
之间的数篇论文分析,第一个方面是强调之间的差异的方法用于临床前模型和形态的政府实际上主要在临床设置。临床前试验使用不同的动物模型(16只兔子,3老鼠,1大鼠,2猪,山羊,1马,和1羊),要么扩大ADSCs(23)或SVF(1)应用,+ 1的研究,比较两种方法。细胞chondrogenic-induced(5)或noninduced(20),对待GFs源自血小板(2),或被引入感应基因(2)。相反,文献显示了临床应用不同的趋势,无论是细胞处理和交付技术:事实上,enzyme-isolated细胞,SVF的形式,被用于13 14的临床研究(3狗和11人),可能由于易于操作和降低成本的一个单步过程。这依赖于相对较高的细胞的数量从脂肪组织中获得对其他来源。此外,在所有除了一个临床研究中,细胞由关节内的注入,而只有一个研究报告的结果SVF外科植入用纤维蛋白胶支架治疗孤立的病变。事实上,单射政府提供了几个优势:它是微创,病人的依从性更好,成本更低(19]。此外,该方法的基本原理是目标不仅是关节软骨,而且整个联合环境,可能会涉及到尤其是退行性疾病如OA (20.,21]。大部分的研究描述了关节镜清创后细胞交付和旨在最大化这两种方法的好处。
5。临床应用
自临床前设置允许研究人员更好地专注于具体问题,一些有趣的发现出现了关于使用ADSCs的不同方面。在下面的文章中,我们总结的主要证据和迹象表明,从系统的文献分析。
5.1。的作用机制
的再生效果ADSCs由内森和他的同事建议,曾经ADSCs播种到纤维蛋白支架治疗骨软骨缺损在一只兔子模型(22]。更好的观察重建使用同种异体ADSCs相比,使用来自骨膜细胞或一个对照组22]。相反,三个不同的研究显示贫困结果ADSCs相比GFs或其他细胞类型的兔子模型。Im和李报道更好的宏观分数GFs (TGF-b2和BMP-7)的唯一的应用程序,添加ADSCs的一个不确定的影响(23),在治疗骨软骨缺损的兔子。对于细胞来源,四郎等人也显示较低的软骨基质生产潜力和低chondrogenic ADSCs相比bmsc和滑膜细胞(24]。类似的研究结果证实了李et al .,谁表现最好的结果bmsc的矩阵生产(25],最近由乌兰et al .,报告更好chondrogenic感应和基因表达式bmsc ADSCs[相比26]。然而,在质量上没有观察到的差异的软骨再生induced-OA动物模型(26]。傅强恩及其同事报告说,注入培养细胞产生一种类似临床、放射学、组织学、生化改善,使用BMSC或ADSCs,治疗诱导的OA在模型一匹马。然而,作者并没有观察到显著的治疗效果,推荐干细胞治疗OA(这个特定的模型27]。
所有的研究除了一个(27)报道,管理ADSCs关节软骨再生的影响在动物模型。然而,行动的机制仍然不清楚。考虑为透明软骨细胞可能是最好的起源仍然是一个主题的研究(18];目前,主要的假设是营养活动起着更重要的作用比内在分化潜力的作用机制ADSCs [18,28),但未来的研究需要澄清这个ADSCs的关键方面。
5.2。扩大或不扩大?
除了两个临床前试验测试culture-expanded ADSCs和旨在结合最大数量的干细胞治疗的各种生物材料临界大小的骨软骨缺损动物模型。两项研究使用的形式ADSCs SVF,孤立的酶消化脂肪组织(29日,30.]。凡等人注射ADSC-SVF,以前使用PRP,治疗软骨损伤小鼠,显示改进的联合再生和缺乏不良事件(30.]。更加与众不同和同事然后强调这种方法的安全性和可行性通过使用新鲜孤立SVF一步骨软骨修复山羊模型(31日]。与扩大ADSCs显示程序之间没有显著差异:培养ADSCs略好成绩后4周,SVF集团继续朝着更好的软骨再生的最终评价。作者认为nonexpanded细胞分化潜能可能高于扩展,利用一种促进作用在再生过程中包含的其他细胞SVF [31日]。
当然,培养细胞的使用允许研究人员隔离和更好的描述所需的细胞类型;然而,经济和监管问题支持最小临床实践操作程序。目前,可用的临床文献显示没有任何实质性的证据支持的两种方法,并比较研究与特定的焦点是必需的。
5.3。单射治疗OA:如何以及何时?
所有9个临床前研究处理动物OA模型报道ADSCs关节内的交付的一个积极的影响,以更好的改善软骨的质量控制或虚假的团体,无论动物模型。Toghraie等人显示注射ADSCs induced-OA治疗的疗效在一只兔子模型(32,33]。一个注射的效果产生显著改善软骨和软骨下骨的特性,因此推迟办公自动化的发展,无论收获(infrapatellar脂肪垫的来源32)或皮下脂肪组织(33])。也观察到类似的结果乌兰et al .,单剂注射后观察再生特性(26),使用诱导ADSCs或者bmsc,治疗诱导的OA羊模型。ADSCs的抑制作用的早期OA Ter Huurne并证实了同事,先前注入细胞与绿色荧光蛋白(GFP)标记的小鼠模型。有趣的是,没有观察到影响晚期OA (34]。最后,Desando等人发现,注射低剂量的细胞(2×106)有利影响比高剂量(6×106)OA进展,尤其是在疾病的早期阶段(16和24周)(35]。因此,ADSC的剂量和时间管理应该考虑,尽管进一步的研究需要一个更好的定义。
5.4。局灶性骨软骨缺损治疗:外科植入
16项研究报告使用ADSCs治疗骨软骨缺损在不同的动物模型。从皮下组织脂肪组织在不同的网站。ADSCs在结合各种生物材料植入病变(从纤维蛋白胶(36]I / III型胶原矩阵(31日),PGA / PLA独自[37,38)或与壳聚糖聚合物(39],Ca-alginate [40),atelocollagen蜂巢形支架与膜密封(ACHMS) [41),聚已酸内酯(PCL) / F127 [23),软化骨基质(DBM) [25),或聚(L-lactic-co-glycolic酸)42])。
一般来说,提高组织再生播种ADSCs成支架,一直在强调良好的缺陷修复和缺乏的不良反应,无论生物材料植入的类型。不幸的是,不同的生物材料使用和研究的可变性设计防止任何比较。
总之,每个技术已经表明,它可以产生改善结果当应用于骨软骨损伤的动物模型,但比较研究缺乏,没有证据关于最好的治疗方式和最佳的生物材料结合ADSCs软骨再生。
5.5。低Chondrogenic ADSCs潜力和改进策略
一些作者试图克服上述chondrogenic ADSCs不同方法的潜力相对较低。史和他的同事们发现,BMP-4质粒转染细胞改善软骨形成在一只兔子PLLGA支架模型,对nontransfected ADSCs [42]。李和我有类似的调查结果相结合纤维蛋白凝胶支架和细胞转导SOX-trio蛋白在大鼠模型(43]。
其他的研究显示血小板源GFs的效果。谢和他的同事们PRP支架植入播种ADSCs或bmsc兔模型(44):虽然bmsc产生更好的组织质量,好的结果观察使用两种细胞系,通过归纳PRP对msc增殖和软骨的影响生产(44]。类似地,两个研究van范教授和他的同事检测了人类ADSCs的政府,要么扩大(30.]或孤立SVF [29日),在鼠标OA模型。没有不良反应的观察异种的移植手术。此外,ADSCs使用血小板源GFs显示,这两项研究倾向更好的再生,没有差异扩大ADSCs或SVF [29日,30.]。最后,一项研究显示最好的缺陷填充和集成通过结合GFs predifferentiated ADSCs,其他组与nonpredifferentiated细胞或软骨细胞(45]。
总之,ADSCs的再生效果可以诱导在几个方面。GFs的组合可以直接和简单的方法来改善再生细胞的潜力。另一方面,操纵ADSCs通过引入感应基因也显示出改善细胞功能。因此,进一步的研究是必要的,以确定哪些方法更有效,是否他们的组合可能是有益的。
6。临床研究结果
三个临床动物实验发现,所有报告的结果单注射自体ADSCs OA治疗狗。两个使用集中ADSCs显示,显著改善所有的分数(46),而且能产生更好的结果比对照组随机安慰剂和盲目的评估47]。进一步研究使用扩大细胞,结合PRP或透明质酸(HA),并报告改进和比较结果注射后1个月(48]。
关于应用在人类身上,10的11临床研究报道使用nonexpanded自体ADSCs SVF。脂肪组织是通过从腹部或臀部吸脂在所有情况下,除了两个研究infrapatellar时尚垫组织中收获膝盖关节镜检查(19,49]。然而,同样的作者得出结论,可以获得更多的ADSCs从臀部比infrapatellar时尚垫,用相同的分化潜力两个来源(49]。
除了这三种临床论文描述ADSCs注入不同卷(3 - 5毫升)的自体PRP,与Ca-chloride激活。三项研究HA用作载体(而不是20.,21,50),其中一个还添加了地塞米松cell-PRP-HA混合物(50]。ADSCs单一注射后,一个变量的数量(通常2)PRP-only关节内注射用于大部分的研究。四个研究细胞注射后关节镜灌洗(51和清创术19,49,52- - - - - -54]。
所有临床研究表明,管理包含ADSCs SVF改善疼痛和功能评分在3至36个月的随访。在三个研究核磁共振分析,发现改进的功能,包括软骨厚度增加(49,50,55]。四个研究通过重新审视评估植入关节镜6 (36)、12和24个月(51,53,54)治疗后显示,维持或提高OA患者的联合状态。然而,只有其中一个执行修复组织的组织学分析,显示hyaline-like特性(55]。有趣的是,后者的研究评估不同剂量的影响ADSCs,发现临床和组织学改善和没有不良事件只有高剂量管理。Koh和崔唯一的比较研究,通过测试的影响ADSCs-PRP(后跟2 PRP-only注射)对对照组仅注射PRP治疗(19]。同一组的进一步研究提出的有益作用增加纤维蛋白胶细胞(54]。
初步研究显示SVF注射的安全性和临床改善两组(19]。然而,没有发现显著差异的结果,尽管研究小组(SVF)显著降低基底分数(19]。最近,同一组公布的一组相似的潜在比较unicompartmental OA患者,治疗胫骨截骨术,随机分配到PRP单独或PRP + SVF注射(53]。在24个月的随访,PRP-SVF集团有一个更好的临床结果在所有三星参数。而统计学意义只有在孤立的三星子组,达成更好的修复组织第二次穿PRP-SVF患者关节镜观察到(53]。进一步研究30例发现显著地提高临床治疗后12到24个月(51),因此建议在SVF ADSCs的有益作用可能是长期的。最近的一个研究使用SVF治疗孤立的膝盖软骨的病变,如四郎等人提出的。56]。有趣的是,总体而言,显著改善临床分数高出负面影响身体质量指数(BMI)和大的缺陷大小52]。此外,第二关节镜评估,执行1年手术后,显示异常修复组织在76%的情况下;因此,作者建议使用支架可能会进一步提高修理质量的组织(52]。部分答案来自最近的一项研究中,在孤立的膝盖软骨缺陷OA患者治疗的植入ADSCs加载到纤维蛋白胶(FG)作为支架(54]。临床和宏观结果在短期随访患者相比SVF没有支架植入术。除了比较两组临床和宏观改善,FG显著提高组织质量得分(icr)第二关节镜看(54]。最后,高BMI和较大的病变被证实是负的预后因素治疗孤立的关节面缺陷(54]。尽管新数据源自于他们的研究,作者得出结论,关键问题,如细胞的最佳数量和理想的支架使用,仍然没有解决。
上面所提到的所有临床研究病例分析,与一些局限性和异质性的方法是本文主要的混杂因素。首先,没有报告数据有关的影响纯粹SVF-ADSCs注射,因为大多数研究报告SVF PRP的卷管理,是不可能区分与PRP ADSCs孤立的影响或其他物质19),这已经被证明是有效的在OA患者(2,57]。同样,结合手术治疗,如灌洗和清创术,提供了在短期内缓解疼痛(52),需要进一步检查。此外,还没有协议成为最有效的管理时间和形态。最后,大多数这些研究缺乏对照组,而随机,双盲,安慰剂对照的研究将是关键确认ADSCs膝关节疾病的功效。
7所示。结论
总之,相反的趋势发现临床前设置,SVF的单射关节内的交付已成为临床应用的趋势。事实上,安全性、可行性和有效性的方法已被证明在临床水平,和几个方面支持使用新鲜收获SVF ADSCs而扩大。集中ADSCs史中高成本相关细胞操纵和文化,因此利用增加活力和细胞分化的态度。此外,微创手术单射交付更容易接受病人由于较低的发病率和不良事件。此外,虽然这样的再生效果最大化的理想要求治疗建议使用处理细胞,还有缺乏共识ADSCs最有效剂量。目前,缺乏设计良好的和比较研究关注不同的程序仍然留下许多问题没有回答ADSCs的作用机制,应用它们的最好办法,他们真正的治疗潜力。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
承认
导致工作综述部分由欧盟第七框架计划fp7 -人- 2013之下itn根据授权协议。607051年意大利卫生部,项目”Ricerca finalizzata - 2011 - 02352638”。