干細(xì)胞療法是指利用干細(xì)胞或其衍生的細(xì)胞，以某種方式移植到體內(nèi)，取代病人受損的細(xì)胞，或通過招募內(nèi)源性組織特異性干細(xì)胞進而修復(fù)舊的組織或產(chǎn)生新的組織，發(fā)揮積極的免疫調(diào)節(jié)作用。
通過再生醫(yī)學(xué)，人體希望有一天能夠修復(fù)和恢復(fù)嚴(yán)重的組織損傷，甚至更換整個器官?？茖W(xué)家們正在努力開發(fā)新型治療方法，以支持促進組織修復(fù)的過程，特別是在骨折愈合、軟骨愈合及創(chuàng)傷后炎癥等方面。
百變的干細(xì)胞
組織修復(fù)是指局部細(xì)胞和組織損傷后，機體對損傷所形成的缺損進行修補恢復(fù)的過程。修復(fù)是機體對抗損傷的表現(xiàn)，組織修復(fù)主要是通過再生來完成的。再生是體內(nèi)細(xì)胞或組織損傷后，由鄰近正常干細(xì)胞分裂增殖來修補的過程。
其實，在干細(xì)胞治療真正實現(xiàn)大規(guī)模臨床應(yīng)用之前，還有許多問題等待解決。
01
干細(xì)胞基礎(chǔ)知識簡介
干細(xì)胞，簡單來講，它是一類具有多向分化潛能和自我復(fù)制能力的原始未分化細(xì)胞，是形成各組織器官的原始細(xì)胞。干細(xì)胞微環(huán)境是干細(xì)胞賴以生存的基礎(chǔ)，對調(diào)控干細(xì)胞命運具有重要的作用。 干細(xì)胞是在全身各處的某些局部微環(huán)境（niche）中被發(fā)現(xiàn)的，在這個環(huán)境中干細(xì)胞處于未分化的休眠狀態(tài)。
在干細(xì)胞和鄰近細(xì)胞之間存在多種分子機制控制著其分化和自我保護。本文主要介紹涉及創(chuàng)傷修復(fù)和再生的四種細(xì)胞：間質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）、造血干細(xì)胞（HSC）、脂肪干細(xì)胞（ADSC）和內(nèi)皮祖細(xì)胞（EPC）。其中MSCs主要存在于結(jié)締組織，HSC大部分主要存在于骨髓和血液中，EPC位于血管內(nèi)皮，而ADSC存儲于脂肪組織。 間質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）在中胚層內(nèi)分化成非造血細(xì)胞，如成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞。間充質(zhì)干細(xì)胞高表達CD105、CD73和CD90。MSCs是臨床試驗中研究多的一類細(xì)胞。 造血干細(xì)胞（HSC）能夠分化成為血液系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的細(xì)胞，表達CD34分子標(biāo)記，可以從骨髓、外周血、臍帶血中獲得。造血干細(xì)胞是研究歷史長且為深入的一類成體干細(xì)胞。 脂肪干細(xì)胞（ADSC）由脂肪組織中獲得，除了表達間充質(zhì)干細(xì)胞的常見標(biāo)志物，常常表達CD31-CD34+等分子標(biāo)記。脂肪干細(xì)胞屬于間充質(zhì)干細(xì)胞的一種。 內(nèi)皮祖細(xì)胞（EPC）具有血管生成的潛力，存在于外周循環(huán)中。
02
干細(xì)胞與創(chuàng)傷修復(fù)
內(nèi)源性干細(xì)胞對創(chuàng)傷的反應(yīng)包括：從休眠狀態(tài)中蘇醒；從特定的干細(xì)胞巢（niche）動員；向受傷的部位遷移；分化產(chǎn)生特定細(xì)胞。此外，長期病理性炎性反應(yīng)會導(dǎo)致干細(xì)胞的功能失調(diào)，使干細(xì)胞的數(shù)量減少，導(dǎo)致組織再生失敗。
在創(chuàng)傷后，MSCs與HSC的遷移已被許多趨化作用闡明。其中一種信號途徑就是SDF-1/CXCR4（基質(zhì)衍生因子1/特異性趨化因子受體4）軸。這條信號軸解釋了干細(xì)胞在局部停留及向受傷部位遷移的過程。 CXCR4是BMSCs的一種受體，它能結(jié)合SDF-1。SDF-1是一種由骨髓內(nèi)皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞表達的蛋白質(zhì)，繼受傷后，SDF-1在組織損傷的部位產(chǎn)生，其濃度高于骨髓處，于是骨髓中MSCs向受傷部位轉(zhuǎn)移。SDF-1的表達受缺氧誘導(dǎo)因子-1（HIF-1）和一氧化氮（NO）調(diào)控。 在正常生理情況下，骨髓中的SDF-1濃度稍高，有利于保留BMSCs。這在動物骨折和心肌損傷模型中已被證實，CXCR4 受體的上調(diào)也使得MSCs向SDF-1濃度高的地方遷移得到進一步加強。
03
干細(xì)胞與骨折愈合
骨折會引起骨髓內(nèi)間充質(zhì)干細(xì)胞的增生，骨髓和骨膜內(nèi)的駐留干細(xì)胞會遷移至損傷部位。因為在骨折處需要有一定數(shù)量的干細(xì)胞進行修復(fù)創(chuàng)傷，同時骨萎縮也被證實與骨折處缺乏干細(xì)胞有關(guān)?；謴?fù)良好的血供是干細(xì)胞遷移并存活的必要條件。Atesok. K等發(fā)現(xiàn)：在小鼠骨折后進行純化后的內(nèi)皮祖細(xì)胞注射，有利于血管增生及更快的骨折愈合：在骨折部位EPC的血管生成效應(yīng)與增加的親血管生成因子hVEGF、hFGF2和hHGF44的局部水平相關(guān)；同時還發(fā)現(xiàn)MSCs的遷移與增加的小鼠骨痂體積和強度有關(guān)聯(lián)。MSCs約在EPC使用后第14天出現(xiàn)在骨折處。這些治療效果與BMSCs遷移后局部BMP-21（骨形態(tài)生成蛋白）的表達有關(guān)。 在受傷后，干細(xì)胞對血管生成有直接和間接的影響。一些研究表明，EPC遷移到受傷的部位后直接參與了新生血管的形成。其他的研究也已經(jīng)證實EPC通過生長因子、細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)促進新生血管生成。 MSCs和ADSC也有促進血管生成的作用。這些血管生成功能有助于改善骨折的愈合、毛細(xì)血管再生、傷口的康復(fù)及減少炎癥并發(fā)癥。 干細(xì)胞還可以對機械刺激產(chǎn)生反應(yīng)。體外研究，已經(jīng)證實了干細(xì)胞對以下刺激有反應(yīng)，如牽拉、壓迫、剪切、震蕩、超聲波等。在拉伸、壓迫和超聲波等刺激下，干細(xì)胞可表現(xiàn)出成骨分化。相反地，Dai等人發(fā)現(xiàn)，對小鼠的MSCs進行反重力作用的試驗可抑制其成骨分化。有研究表明在體外試驗時，低強度脈沖超聲波可促進MSCs的成骨轉(zhuǎn)化。
04
干細(xì)胞與軟骨愈合
干細(xì)胞與關(guān)節(jié)軟骨損傷修復(fù)及創(chuàng)傷后骨關(guān)節(jié)炎有關(guān)。在損傷發(fā)生后，關(guān)節(jié)軟骨中的
