脐带间充质干细胞经软骨下注射通过抑制成骨细胞凋亡和TGF-β信号通路改善膝骨关节炎

针对骨关节炎(OA)治疗中软骨下骨稳态失衡的难题，浙江中医药大学团队开展人脐带间充质干细胞(UCMSCs)不同注射方式的疗效比较研究。发现软骨下(SC)注射UCMSCs通过调控TGF-β/pSmad2信号通路，显著改善ACLT大鼠模型软骨退化与骨微结构，其效果优于关节腔(IA)注射，为OA靶向治疗提供新策略。

　　

骨关节炎(OA)作为全球致残率最高的退行性关节疾病，其治疗困境在于现有手段仅能缓解症状，无法逆转病程。传统观点将OA视为"软骨磨损"疾病，但近年研究发现软骨下骨异常重塑、异常血管化和成骨细胞功能障碍等病理特征同样关键。尤其值得关注的是，转化生长因子-β(TGF-β)信号通路过度激活与成骨细胞凋亡增加形成的恶性循环，成为加速OA进展的"隐形推手"。尽管间充质干细胞(MSCs)疗法展现出潜力，但主流关节腔注射存在细胞滞留率低、对软骨下骨作用有限等问题，促使研究者探索更精准的给药方式。

浙江中医药大学附属第一医院骨科团队在《Stem Cell Research 》发表的研究中，创新性采用人脐带间充质干细胞(UCMSCs)软骨下注射策略。通过建立ACLT大鼠OA模型，研究团队系统比较了软骨下(SC)与关节腔(IA)注射的疗效差异，并深入解析了UCMSCs调控成骨细胞功能的作用机制。实验采用micro-CT三维重建量化骨微结构参数，结合免疫荧光染色检测炎症因子，通过TUNEL染色评估细胞凋亡，并运用Western blot和qPCR分析关键信号通路。体外实验则建立TNF-α诱导的MC3T3-E1细胞模型，采用条件培养基(UCMSC-CM)干预，通过CCK-8、流式细胞术等技术验证体内发现。

【SC注射UCMSCs preserved cartilage structure and reduced OA severity in ACLT rats】
通过ABH/OG染色和OARSI评分系统证实，两种注射方式均能显著保护软骨基质，减少蛋白聚糖流失。免疫组化显示Col2和ACAN表达上调，MMP13和Adamts5下调，且SC组滑膜IL-1β降幅达47.3%，与IA组无统计学差异，提示两种途径抗炎效果相当。

【SC注射UCMSCs alleviated ACLT-induced subchondral bone loss】
Micro-CT三维重建揭示SC注射独特优势：除与IA组同样提高骨体积分数(BV/TV)外，SC组骨小梁数量(Tb.N)增加2.1倍，分离度(Tb.Sp)降低38.6%，显著优于IA组(P<0.05)，表明SC注射对骨微结构修复更具针对性。

【SC注射UCMSCs promoted osteoblastic bone formation】
Masson染色显示SC组新生骨面积较对照组增加3.2倍。OCN免疫反应强度提升2.7倍，同时血管标记物CD31表达降低61%，证实UCMSCs可协调成骨-血管化偶联。

【SC注射UCMSCs inhibited osteoblast apoptosis and TGF-β signaling】
TUNEL检测发现SC组凋亡细胞减少72%，且特异性下调磷酸化Smad2(pSmad2)水平。体外实验证实UCMSC-CM使TNF-α诱导的MC3T3-E1细胞存活率提升1.8倍，凋亡率下降65%，Runx2和ALP表达恢复至正常水平。

该研究首次系统论证了UCMSCs软骨下注射的双重调控机制：通过旁分泌作用抑制成骨细胞凋亡，同时阻断TGF-β/pSmad2信号通路的过度激活。特别值得注意的是，SC注射在维持骨微结构方面展现出的优势，可能源于其直接作用于"骨-软骨对话"的起始环节。研究为临床OA精准治疗提供重要启示：对于伴有明显软骨下骨病变的患者，SC注射可能是更优选择；而单纯软骨损伤病例，IA注射仍具简便优势。未来研究需进一步解析UCMSCs外泌体的具体活性成分，并探索SC-IA联合给药的协同效应。