踝关节简介
透明关节软骨是关节的重要组成部分，覆盖了关节骨的末端，其独特的生物力学特性通过促进机械载荷的吸收来减少骨运动过程中的摩擦。这种复杂的组织是无血管的、硬膜外的，并且由软骨细胞稀少地填充，这些软骨细胞仅通过从滑液中获得营养。这些生物学特性严重限制了透明关节软骨自我修复的能力。由于自身修复的潜力有限，由急性创伤或更多慢性病理引起的透明关节软骨缺损，如骨关节炎(OA)、骨坏死和剥离性骨软骨炎，可能导致软骨逐渐退化和丢失，最终必须进行关节置换[1]。随着人口老龄化的增加，透明关节软骨病变的发病率很高，并且给患者和社会带来的身体、心理和社会经济负担是相当大的[2]。
踝关节的稳定性取决于骨骼结构和软组织支持[3]。关节内肌肉的虚弱可能与膝关节炎中提到的渐进性软骨损伤相关，肌肉无力可能是关键的促成因素[4]。肌腱的修复，重建和移植仍然是足踝外科医生面临的持续挑战。尽管手术干预已经得到很好的发展和进步，但肌腱愈合仍然是一个缓慢、复杂的过程，导致较弱的机械性能和不良的功能结果[5, 6]。
踝部具有较高的蛋白多糖，使得踝关节具有更大的抗压能力[7]。因此，与膝关节和髋关节相比，局灶性踝关节骨软骨变性和继发性踝关节骨关节炎（OA）更常见[8]。据估计，骨关节炎（OA）影响着约15%的世界人口，也是美国最常见的关节疾病[9]。在发炎的关节中，滑膜细胞和软骨细胞是大量免疫细胞因子的主要来源：IL-1，IL-15，IL-17和TNF-α，这些细胞因子水平的增加与关节腔积液和疼痛相关[10]。这些炎性细胞因子可以破坏软骨细胞，导致炎性关节微环境与细胞外基质胶原合成的减少和降解的增加，进一步导致软骨损伤[11-13]。
踝关节退行性变，涉及局灶性骨软骨病变和骨关节炎，会导致疼痛和关节功能限制或完全丧失[14]。退行性踝关节病变通常是由由于运动相关的活动创伤引起的，例如骨折或慢性韧带不稳。因此，患有这个病变的患者中，年轻人越来越多[15]。随着患者预期寿命和活动度的提高，各种再生疗法被引入，旨在通过诱导软骨和骨修复来保持关节功能。与膝关节软骨病变相比，治疗踝关节软骨病变的技术挑战包括：难以进入踝关节的所有区域，尺寸较小，缺乏可用于再生策略的非承重软骨[1]。在目前的标准治疗体系里面，没有有效的治疗方法可以有效地防止踝关节退行性变的进展，并且关节置换可能不是年轻的踝关节OA患者的最佳选择[15]。
所以，踝关节疾病有2个很关键的问题：透明关节软骨和关节韧带！软骨缺损和关节韧带松弛无力比较常见。
关节软骨的再生是指关节表面和机械完整性的恢复，以改善功能，减轻疼痛，防止终末期关节退行性变。多年来，已经开发了许多不同的手术和非手术策略来防治关节恶化的症状，但是到目前为止，还没有一种能够显示患者所需的先天性关节功能的长期恢复，而间充质干细胞的临床应用能带来一些积极的效果[1]。
踝关节病变的经典治疗
踝关节炎病理的复杂性可能是目前再生治疗效果有限或短期的原因之一。踝关节炎的治疗以消除炎症和促进软骨修复为重点，还应考虑修复关节其他组织的功能，比如加强踝关节韧带和肌肉的强度。
目前，踝关节退行性变治疗的战略选择取决于年龄、健康以及症状严重程度、关节功能和骨骼组织退变程度等一般因素[14]。踝关节OA早期和中期的第一线治疗是保守的，以治疗疼痛并帮助推迟踝关节置换手术的需要。这些保守的方法包括饮食补充葡萄糖胺，补充粘合剂（透明质酸），富血小板血浆(PRP)，踝足矫形器(AFO)和理疗。将PRP局部注射到踝部是一种安全的方法，有助于推迟手术干预的需要[16]。
自体软骨细胞植入（ACI）涉及将培养扩增的软骨细胞植入关节[17, 18]。该技术包括进行软骨活检，培养扩张软骨细胞，将软骨细胞种植到I/III型胶原支架上，然后将细胞化支架植入软骨病变中(下图)。在过去的几十年中，软骨细胞一直用于使用ACI技术治疗透明关节软骨病变[19]。虽然关节镜下ACI已用于踝关节，取得了令人满意的效果[20]。但2012年的大样本临床Meta分析发现，与简单而廉价的骨髓刺激技术相比，没有足够的证据支持ACI更优[21]。但该技术仍有几个局限性，包括软骨细胞功能不足和难于体外有效扩增。和软骨细胞相比，干细胞已经成为软骨再生医学策略的一种可行的替代方案。
间充质干细胞（MSC）治疗
MSC可以通过释放各种细胞因子、生长因子和趋化因子来调节周围细胞和微环境，因此MSC有很大的潜力成为踝关节炎和退行性变最受欢迎的修复方法。MSC不仅促进软骨细胞增殖和细胞外基质成分的合成，还能减少软骨细胞的凋亡[22]。MSC具有免疫抑制和消除炎症的作用，同时能分泌多种营养因子，促进组织细胞的增殖和修复，因此，临床上MSC在治疗类风湿性关节炎和膝关节炎等疾病有很好的治疗效果[23, 24]，而且多次注射效果优于单次注射[25, 26]。需要注意的是，即使是关节腔注射，MSC也不能在关节腔内长期存留。
将MSCs注射到踝关节，治疗内翻踝骨关节炎患者，疼痛视觉模拟评分(VAS)和美国足踝矫形学会(AOFAS)评分明显改善，能诱导更好的软骨修复[27]。在中重度踝关节炎病例中使用自体骨髓MSCs进行单次注射，具有减轻疼痛、功能改善和软骨修复的有益结果[28]。一个随访8年的临床研究显示MSC和自体软骨细胞共移植治疗关节软骨缺损疾病也是一个不错的治疗手段[29]。
与没有MSCs的缝合进行的修复相比，联合使用干细胞局部注射缝合的肌腱修复在7天和10天显示出有统计学意义的更大的强度[30]，而且胶原定向明显好于其他两组，增强了肌腱胶原的组织学修复质量，成纤维细胞较少[31]。因此，有专家认为任何涉及软组织修复和筋膜闭合的手术都有可能从通过应用MSC增加的生物增强（biological augmentation）中受益，有利于增强肌肉韧带的强度和减少疤痕粘连的产生[32]。
一项骨髓细胞治疗人体关节的大型临床研究，涉及2372例患者共进行了3012次手术，随访时间为2.2年；总共报告了325个不良事件；大部分是术后疼痛（3.9%，占所有不良事件的29%）和进行性退行性关节疾病引起的疼痛（3.8%）；在这项研究中，没有临床证据表明用MSCs治疗会增加肿瘤的风险[33]。遗憾的是，这些大型临床研究并没有评价MSC的治疗效果。
小结
关节内注射MSC治疗是安全的，而且MSC治疗骨关节炎（OA）和软骨缺损（CD）的临床试验都证明了患者临床和放射学方面的改善，但是依然存在常见的MSC临床研究的问题，即缺乏高质量的临床研究，导致临床研究结果的异质性和缺乏可重复性[34, 35]。
MSC治疗骨关节炎（OA）的临床研究汇总表
MSC治疗软骨缺损（CD）的临床研究汇总表
踝关节的治疗视具体情况不同则可能需要清创、滑膜切除术、松解关节内粘连等处理，才能达到更好的治疗效果，而不仅仅是关节腔注射MSC一个简单的操作。而且，这些MSC细胞应该被视为综合治疗的一部分。联合应用胶原支架、HA膜，或者生物刺激物（如PRP），将有助于MSC发挥更好的治疗作用[36, 37]。
从目前的文献来看，临床应用的单次MSC剂量都是介于千万数量级。但是这个MSC剂量大多属于习惯性使用剂量，并没有经过严格的实验验证。那么，如果提高MSC的剂量到亿以上，效果是否会更好？比如一个MSC治疗膝关节炎的临床研究显示1亿个MSC治疗效果优于1千万个MSC的效果[38]。除了患者的体重，疾病轻重缓急程度是否也决定了MSC的使用剂量？逻辑推理上，提高MSC剂量能带来更好的效果，但是依然需要在临床研究中给与验证。
