颞下颌关节纤维软骨干细胞（FCSCs）的异质性及其命运调控机制研究进展

《Biology》：Heterogeneity and Fate Regulation of Fibrocartilage Stem Cells

　　

颞下颌关节（TMJ）是最复杂且使用最频繁的滑膜关节之一，其髁突表面覆盖着一层具有显著适应性重塑能力的独特纤维软骨。近年来，随着单细胞转录组学及体内谱系追踪技术的快速发展，已证实定位于下颌髁突浅层的纤维软骨干细胞（FCSCs）在TMJ发育、稳态维持及颞下颌关节骨关节炎（TMJOA）病理进展中发挥决定性作用。然而，FCSCs并非单一同质性群体，而是表现出显著的谱系异质性。在特定机械微环境与分子信号网络的时空协同调控下，不同干细胞/祖细胞亚群沿软骨成骨或成骨分化的不同命运轨迹分化。本文聚焦FCSCs的细胞异质性及其命运决定的调控机制，总结该领域的最新进展，并探讨上述发现对TMJ再生医学及靶向治疗策略的转化潜力。

1. 1.
   引言
   下颌髁突软骨属于次级软骨，在组织学来源、生物力学响应及疾病进程方面与长骨原发性透明软骨存在显著差异。纤维软骨由纤维成分与软骨成分共同构成，兼具抗张与抗压强度。髁突纤维软骨通常分为浅层（SZ）、多形层（PZ）、扁平软骨细胞层（CZ）和肥大软骨细胞层（HZ）四层。SZ内定居着一群具有自我更新能力与多向分化潜能的干细胞，即纤维软骨干细胞（FCSCs）。自Embree等首次鉴定FCSCs并证实其在软骨修复中的关键作用以来，FCSCs迅速成为TMJ发育生物学与疾病机制研究的核心。传统观点将TMJOA的发病主要归因于软骨基质降解与炎症因子介导的破坏，而近期研究范式发生深刻转变：TMJOA的本质在于特定病理性机械或炎症微环境诱导的FCSC库耗竭，以及其子代分化命运的分歧——即软骨分化能力丧失并伴异常肥大与成骨定向。在此背景下，系统解析FCSC谱系异质性并阐明不同生理与病理加载条件下其命运决定的调控机制，有望重塑对TMJ发育与生长的认识。
2. 2.
   方法
   本叙述性综述遵循临床与基础研究综述的报告原则。检索PubMed、Web of Science及Embase数据库中2016年1月至2026年8月发表的文献，采用主题词与自由词组合检索，最终检索日期为2026年8月31日。纳入标准为聚焦FCSCs与TMJ髁突软骨生物学的原始基础研究论文及标志性综述；排除会议摘要、社论、预印本、在印文章及非英文文献。去重后共获得110条记录，并对关键原始文献与综述的参考文献列表进行人工筛查以补充相关文献（包括2016年以前发表者），依据相关性、方法学严谨性及对主题综合的贡献进行筛选。
3. 3.
   细胞图谱重建：FCSCs的异质性
   干细胞具有自我更新与多向分化能力，谱系定向后产生分化潜能受限、自我更新能力有限的祖细胞。本综述遵循所引文献的原始表述以保持客观性。EdU标记保留实验显示标记保留细胞（LRCs）位于SZ，提示该区域可能存在内源性FCSCs群体；谱系追踪研究显示未分化的α-SMA⁺细胞可产生成熟的Col2a1⁺软骨细胞子代，单个FCSC移植后无需外源成骨因子即可自发形成软骨、骨并组织造血微环境。Bi等在人类TMJ髁突SZ中鉴定出内源性干细胞并命名为人纤维软骨干细胞（hFCSCs）。早期研究倾向于将髁突SZ细胞视为同质性FCSC池，而近十年单细胞RNA测序（scRNA-seq）与严格的Cre-loxP谱系追踪技术彻底颠覆了这一同质性观念，揭示出多谱系贡献交织、功能各异的干细胞/祖细胞异质性图景。

3.1. Scx⁺谱系：肌腱来源软骨细胞的一个亚群

Scleraxis（Scx）传统上被视为肌腱与韧带的特异性标志物。谱系追踪研究显示，在TMJ复杂解剖结构中，Scx⁺肌腱/韧带来源细胞可发生定向软骨分化并直接参与TMJ软骨细胞形成。在Scx-Cre^ERT2;tdTomato谱系追踪小鼠模型中，Scx⁺细胞起源于纤维层，先转变为树突状前成软骨细胞（Sox9^-/Col I⁺），继而分化为成熟软骨细胞（Sox9⁺/Acan⁺，Col I^-）。重要的是，这些Scx来源软骨细胞不进一步分化为骨细胞，与非Scx软骨细胞群体产生大部分软骨下成骨细胞与骨细胞形成对比，提示Scx⁺谱系软骨细胞为维持软骨量而不参与软骨内成骨的"永久性"软骨细胞池。在Dmp1缺失（低磷性佝偻病模型）小鼠中，Scx来源软骨细胞数量增加约2.5倍（n = 4），伴aggrecan表达增强与肥大区扩大，但未见Scx来源骨细胞，提示该亚群对磷水平高度敏感。上述发现挑战了TMJ软骨细胞仅来源于软骨膜的传统观点，确立Scx谱系细胞在TMJ发育中的双重作用。

3.2. Gli1⁺谱系：软骨稳态与骨重塑的关键群体

Gli1是Hedgehog（Hh）信号通路的读出分子，广泛用于标记Hh响应细胞及多种组织中的干细胞。单细胞RNA测序与拟时序轨迹分析将Gli1⁺细胞定位于髁突软骨分化进程的最起始位置，其严格局限于SZ并与Sox9⁺软骨祖细胞空间分离。标记保留实验显示约19.95% ± 4.44%的Gli1⁺细胞为静息LRCs，而Gli1表达见于25.33% ± 7.85%的LRCs（n = 3），进一步提示FCSC群体内部存在异质性。体内连续谱系追踪显示Gli1⁺细胞既自我更新维持干细胞池，又主动迁移并分化为成熟及肥大软骨细胞；靶向遗传消融（Gli1-Cre^ERT2;DTA）导致SZ耗竭与软骨厚度显著降低。在TMJOA中，Gli1⁺ FCSCs早期发生代偿性激活，随后耗竭并丧失再生能力，导致软骨降解、软骨下骨重塑受损及下颌生长迟缓；早期关节盘复位可逆转该病理命运。此外，位于软骨-骨交界处的Gli1⁺细胞作为成骨祖细胞，产生软骨下骨几乎所有成骨细胞；髁突骨折时该群体被激活并迁移至骨折骨痂分化为成骨细胞与软骨细胞；在异常机械负荷诱导的骨关节炎中，其过度扩增与不均匀成骨分化破坏软骨下骨稳态并加剧软骨损伤。

3.3. Ctsk⁺谱系：软骨稳态中的机械敏感亚群

组织蛋白酶K（Ctsk）传统上与骨吸收及骨关节炎软骨降解相关，亦被广泛用作骨膜、颌骨、肌腱、颅面组织及髓核中祖细胞的标志物。Ctsk谱系追踪显示标记细胞最初仅见于3日龄髁突软骨SZ，至2周龄时已下降至深层软骨并分化为Col2⁺成熟软骨细胞，支持Ctsk可作为体内特定FCSC亚群的可靠示踪标志。Ctsk⁺ FCSCs对下颌前伸产生的张应力等生物力学刺激敏感：机械加载引起软骨分化的一过性快速爆发，导致FCSC池短暂缩小，随后随增殖加速而补充；而在TMJOA中FCSCs的增殖与分化能力降低。需注意Ctsk在破骨细胞中亦高表达，使用Ctsk-Cre驱动时谱系数据应谨慎解读。

3.4. FSP1⁺谱系：TMJ稳态与生长的必需群体

成纤维细胞特异性蛋白1（FSP1）为S100家族钙结合蛋白，表达于成纤维细胞、内皮与平滑肌细胞、免疫细胞、骨细胞及弹性软骨与纤维软骨细胞等多种细胞类型，调控细胞运动、存活、分化与收缩。FSP1表达于TMJ髁突浅层成纤维区，这些细胞被鉴定为神经嵴来源的髁突成纤维细胞。FSP1在胚胎期不表达，出生后第1天（P1）开始出现于髁突最上层少数细胞，随髁突成熟而显著增加。部分FSP1⁺细胞与Gli1⁺及Scx⁺细胞重叠，提示其具有干细胞样特性；仅小部分FSP1⁺细胞为LRCs，但髁突浅层所有BrdU标记细胞均表达FSP1。谱系追踪显示FSP1⁺干细胞/祖细胞迁移至髁突所有下层并随时间分化，最终到达肥大区与骨化区，且参与软骨下骨形成。FSP1-Cre;DTA小鼠选择性消融FSP1表达细胞导致髁突浅层纤维软骨进行性丢失，16周龄时出现明显骨关节炎改变，OARSI组织病理评分达6级（n = 3，盲法评分），显微CT显示髁突后部增大、关节面凹陷伴异位矿化及下颌骨显著缩短。

3.5. Lgr5⁺谱系：维持软骨稳态的微环境细胞群体

富含亮氨酸重复序列G蛋白偶联受体5（Lgr5）最初被鉴定为小肠成体干细胞核心标志物。Ruscitto等鉴定出定位于TMJ髁突SZ干细胞微环境的Lgr5表达细胞亚群，其在年轻髁突软骨SZ富集，随衰老与骨关节炎而减少。谱系追踪显示Lgr5⁺细胞向滑膜关节半月板/关节盘、软骨膜浅层、骨膜及骨提供子代，但不分化为软骨祖细胞（CPCs）或软骨细胞。发育期Lgr5⁺细胞对下颌髁突形态发生至关重要，其消融破坏髁突胚基、减少CPC池并触发软骨细胞过早肥大与成骨样分化。成年稳态中，其提供局部Wnt抑制微环境，使邻近CPCs维持Wnt关闭状态并保持软骨细胞表型稳定；Lgr5⁺细胞丢失导致软骨细胞表型不稳定，表现为Runx2与骨钙素（OCN）异位表达、基质降解与软骨破坏。软骨损伤时Lgr5⁺细胞自我更新但不直接作为祖细胞参与修复，而是放大其微环境支持作用以对抗受损软骨细胞的Wnt过度活化，其机制很可能通过分泌Wnt拮抗剂DKK3实现。近期单细胞转录组分析在胚胎与新生髁突软骨膜内侧/多形层鉴定出Crabp1⁺群体，其与上述Lgr5⁺浅层微环境细胞及Sox9⁺软骨细胞在空间与转录上均不同，拟时序与RNA速率分析将其置于软骨分化轨迹的早期未分化节点，但该归属完全基于转录组推断而非体内谱系追踪，应视为转录组定义的候选祖细胞群体。

3.6. FCSC群体的比较概述

尽管标志物与实验设计不同，这些群体共享三项统一特征：优先定位于髁突软骨浅层纤维区、慢周期或标记保留行为、维持纤维软骨的能力。其差异体现在三个维度：解剖定位上，Scx⁺、Ctsk⁺、FSP1⁺及浅层Gli1⁺细胞位于SZ，而空间上不同的Gli1⁺群体位于软骨-骨交界处；谱系输出上，Scx⁺、Ctsk⁺及浅层Gli1⁺细胞以软骨生成为主，交界处Gli1⁺细胞以成骨为主，Scx⁺子代形成软骨细胞但不形成骨细胞，FSP1⁺子代同时贡献软骨与软骨下骨，Lgr5⁺细胞主要作为分泌型微环境细胞；证据强度上，多数群体基于体内遗传谱系追踪，而Crabp1⁺细胞仅有转录组与空间数据支持，属推定群体。关于群体间重叠的若干问题仍未解决：两个Gli1⁺隔室在解剖与功能上为不同亚群；FSP1⁺细胞是否为Gli1⁺隔室的亚群尚未经双谱系或组合报告系统验证；作者提出FSP1⁺与Scx⁺细胞为独立群体，前者子代分化为肥大软骨细胞后成骨，后者子代停滞于肥大阶段；Lgr5⁺分泌细胞作为微环境支持细胞而非FCSCs本身。

1. 4.
   塑造干细胞命运的调控网络
   FCSC命运决定受整合Wnt、Hh、Notch通路及机械转导信号的复杂调控网络控制，病理性机械负荷下这些网络失调诱导FCSC耗竭与异常成骨分化，促进TMJOA进展。

4.1. Piezo1机械敏感离子通道

Piezo1是机械激活阳离子通道，在软骨与骨形成及稳态中为关键机械转导器。在TMJ中Piezo1作用具有情境依赖性：对生理性软骨发生必需，但在病理性机械负荷下异常过度激活时有害。人髁突组织单细胞测序（单一供体，16岁男性髁突骨折手术标本）显示PIEZO1为软骨与骨中表达最丰富的机械敏感离子通道；因基于单一供体，该数据应视为待重复的假设生成性结果。Piezo1-tdTomato报告小鼠显示髁突软骨Piezo1表达自P3.5至3月龄，2周出现、6–8周达峰后下降，与咀嚼负荷起始一致。出生后第1周在Gli1⁺ FCSCs中条件性敲除Piezo1导致软骨变薄、蛋白聚糖含量降低、Sox9⁺软骨细胞与Col X⁺肥大软骨细胞减少，Gli1⁺细胞积聚于SZ/PZ而不分化，Ki67⁺增殖增加但软骨分化能力受损，提示Piezo1缺失阻断FCSC分化而非增殖。Gong等利用Ctsk-Cre;tdTomato小鼠下颌前伸诱导张应力，谱系追踪显示髁突后部软骨Ctsk⁺/Col2⁺细胞比例由3.91% ± 1.08%（假手术）升至1周时15.28% ± 2.82%（MA）并在2周维持升高（4.44% ± 1.96% vs. 11.1% ± 2.60%），而Ctsk⁺/EdU⁺细胞仅在2周增加（0.40% ± 0.13%至3.05% ± 0.99%），表明张应力先驱动Ctsk⁺ FCSCs软骨分化继而促进增殖。机制上，张应力上调Prg4、Col2a1、Sox9及Prkca；GsMTx4抑制Piezo1或BAPTA螯合Ca²⁺可消除牵张诱导的Ca²⁺内流并降低软骨生成蛋白水平；siRNA敲低Prkca阻断张应力诱导的Col1、Col2、Sox9上调，证实Piezo1–Ca²⁺–Prkca为机械转导核心轴。在骨关节炎中Piezo1成为病理驱动因子：单侧部分椎间盘切除（UPD）模型中异常机械负荷激活Gli1⁺ FCSCs，加速其向肥大软骨细胞分化并致术后4周干细胞池耗竭，而Gli1⁺ FCSCs中Piezo1缺失可维持SZ干细胞池并保护软骨厚度与基质；单侧前牙反??（UAC）TMJOA模型中Piezo1通过促进YAP核转位及上调MMP13与ADAMTS5驱动细胞外基质降解。此外，机械负荷激活软骨下骨间充质干细胞（MSCs）中的Piezo1，触发Ca²⁺内流并经HK2上调STAT1介导的糖酵解，增加MIF分泌，进而促进T细胞募集与Th17极化，驱动软骨下骨侵蚀与软骨退变。据此作者提出"变阻器"模型作为工作假设：低至中等Piezo1活性维持FCSC分化与软骨生长，过度活性则驱动病理性干细胞耗竭。

4.2. Wnt/β-catenin信号

Wnt/β-catenin信号在TMJ髁突FCSCs调控中发挥核心的情境依赖性作用，在发育、成年稳态与骨关节炎中调控其自我更新、分化与微环境完整性。发育期Wnt活性受严格的时空控制，呈空间分区而非单纯高低：在外层浅表软骨膜样层（Axin2⁺细胞）及成熟与肥大软骨细胞中显著，而FCSCs所在的中间祖细胞层维持Wnt失活状态。该微环境对髁突形态发生至关重要，早期发育中Lgr5⁺细胞消融破坏髁突胚基并耗竭Wnt失活祖细胞；成熟与肥大软骨细胞中的Wnt/β-catenin信号对软骨分化不可或缺，Gli1⁺细胞中β-catenin缺失损害其向肥大软骨细胞分化。成年期持续低Wnt活性对FCSC维持与软骨细胞身份不可或缺，以Lgr5⁺及随后FSP1⁺细胞为标志的SZ微环境持续提供Wnt抑制信号；FSP1表达出生后增加，与浅层Axin2⁺ Wnt活性细胞数量进行性下降相吻合；FSP1⁺细胞中Wnt/β-catenin信号组成性激活下调FSP1、耗竭祖细胞池并破坏软骨结构。骨关节炎中Wnt信号病理性过度激活，驱动FCSC功能障碍与软骨退变：兔、大鼠及小鼠TMJOA模型（关节盘穿孔或部分切除）中异位β-catenin信号扩展至SZ，导致FCSC过早分化、干细胞池加速耗竭及表达Runx2与OCN的表型不稳定软骨细胞出现；Lgr5表达随OA进展下降，与Wnt抑制丧失及Wnt激活的成骨样软骨细胞激增相关。治疗性Wnt抑制效果显著：关节腔内注射硬化蛋白（SOST）维持FCSC池、恢复软骨细胞身份并修复兔与小型猪模型软骨；Wnt通路抑制剂SM04690上调Wnt16及合成代谢因子（COL2A1、SOX9、aggrecan）并抑制分解代谢因子MMP13，促进FCSC软骨发生并体内保持SZ细胞池。

4.3. Notch信号

与Wnt信号类似，Notch信号在TMJ髁突FCSCs调控中发挥情境依赖的双相作用，调控其命运特化、分化及对软骨稳态与TMJOA发病的贡献。TMJ形态发生期，CBF:H2B-Venus报告小鼠显示Notch活性存在于FCSCs所在的SZ微环境；FCSCs中Notch1胞内域（NICD）组成性激活促进其向软骨与成骨谱系分化并抑制脂肪生成，表现为Sox9、Acan、Col2a1、Runx2与Ocn表达上调及Alizarin Red与aggrecan染色增强。兔TMJ组织bulk RNA-seq提示Notch信号相对下层髁突软骨在SZ富集。TMJOA中Notch信号异常激活：TNF-α诱导的TMJ关节炎中Notch1、Notch2、Notch4、Jagged1、DLL4及下游靶点Hes1/Hes3显著上调，Notch1与进行软骨-骨分化的Col2a1⁺/Runx2⁺细胞共定位，提示Notch在炎症条件下驱动病理性FCSC命运转换；DAPT介导的Notch抑制降低成骨培养FCSCs中Notch1、Runx2与Ocn表达。椎间盘切除诱导的TMJOA中Notch1、Jagged1与Hes5随时间依赖性显著上调，表达随退变进展由浅层扩展至深层；DAPT药物性抑制Notch信号部分挽救上述分子升高并显著延缓软骨降解，但未能完全阻止疾病进展。综上，生理性一过性Notch信号维持FCSC软骨潜能与软骨稳态，而持续性病理性Notch激活驱动FCSCs向成骨分化、促进软骨细胞向成骨细胞分化并诱导炎症与分解代谢级联，最终耗竭FCSC池并加速OA进展。

4.4. Hedgehog信号

Hh信号主要由Indian hedgehog（Ihh）介导，是下颌髁突软骨祖细胞群体的核心调控者。Ihh由前肥大软骨细胞产生并扩散至顶端祖细胞区，其受体（Ptc1、Smo）与效应分子（Gli1、Gli2、Gli3）在该区表达。发育期Ihh^-/-与Gli2^-/-胚胎表现为严重髁突发育不全、祖细胞增殖与Sox9表达减少及关节盘完全缺失；Sox9⁺祖细胞中条件性Smo消融允许关节盘形成但阻止盘-髁分离，确立两个独立的Hh依赖步骤：盘诱导（依赖Ihh/Gli2）与盘-髁分离（依赖Smo）。出生后Ihh维持FCSC池及其软骨分化能力，Ihh消融导致多形层/祖细胞层变薄、Ki67⁺增殖减少、凋亡增加、Sox9与纤维软骨基质表达下降及进行性软骨下骨退化；EdU追踪证实Tnc⁺/Sox9⁺祖细胞持续产生软骨细胞，该过程被Ihh缺失破坏。在胶原酶诱导的兔TMJOA模型中，Nell-1下调而Ihh与Shh在SZ FCSCs中异常升高，恢复Nell-1可抑制Hh信号、增加Sox9、Col2a1与Aggrecan表达、保持FCSC池并减轻软骨降解与软骨下骨重塑。TMJOA中异常机械负荷激活Gli1⁺成骨祖细胞中的Hh信号，驱动其过度扩增与不均匀成骨分化，导致软骨下骨重塑异常与软骨退变；以GANT61选择性抑制Gli1⁺细胞Hh信号或遗传性抑制（Gli1-Cre^ERT2;Smo^fl/fl）可逆转TMJOA严重表型。此外，Gli1⁺成骨祖细胞中YAP激活抑制Hhip表达，从而解除对Hh-Gli1信号的抑制并促进过度成骨；靶向该YAP–Hhip轴可减轻TMJOA进展。

4.5. PTH1R信号

PTHrP与PTH通过结合PTH1R（G蛋白偶联受体）发挥生物学效应，经不同但相互关联的信号轴控制FCSC增殖、软骨分化与软骨稳态。胚胎发育期PTHrP由SZ细胞表达并跨越髁突软骨扩散形成浓度梯度，作用于多形层表达PTH1R的细胞，维持Runx2表达以促进软骨细胞前体增殖并防止过早肥大分化；PTHrP缺失时髁突形态发生严重受损。在双侧前牙抬高（BAE）模型中，机械刺激上调Prg4⁺ SZ细胞中的钙敏感受体（CaSR），CaSR上游激活PTHrP核定位序列（NLS；残基87–139），促进增殖与早期分化；CaSR消融抑制PTHrP表达与软骨增厚，而PTHrP87–139肽可挽救上述缺陷。Xu等进一步证实负压激活CD90⁺软骨细胞中TSC1–mTOR信号并上调PTHrP表达，mTOR消融阻断BAE诱导的增殖而TSC1缺失增强之，且该效应严格依赖PTHrP-NLS。同一团队进一步显示CD90⁺软骨细胞的修复效应依赖PTHrP–PTH1R双重信号：PTHrP-NLS驱动增殖，PTH1R信号延迟终末分化；反复移植CD90⁺软骨细胞可挽救骨关节炎软骨丢失，该效应可被Pth1r突变削弱而在PTHrP-NLS敲除后保留。在部分椎间盘切除诱导的TMJOA模型中，外源性PTH(1-34)治疗增加Ctsk⁺ FCSC增殖与Col2a1⁺软骨分化，而Ctsk-Cre;DTR小鼠消融FCSCs后该效应显著减弱，证实PTH疗效经FCSCs介导。

4.6. 其他信号

炎症性TNFα/NF-κB轴是TMJOA中FCSC命运的重要调控者，有直接的FCSC特异性证据支持。TMJ中TNF-α受体Tnfrsf1b在含FCSC的SZ微环境高表达，TNF-α以剂量依赖方式调控FCSC干性：过量TNF-α增加凋亡、抑制增殖并损害成骨与软骨分化，依那西普体外可部分逆转上述缺陷；Gli1-CreER⁺;Tm^fl/fl小鼠谱系追踪显示骨关节炎软骨中Gli1⁺ FCSCs软骨输出受抑，全身依那西普可恢复之。NF-κB为主要下游效应分子，BAY 11-7082阻断可保持大鼠TMJOA中FCSC功能，关节腔内依那西普可减轻兔关节盘前移位模型的软骨退变与髁突生长迟缓。胰岛素样生长因子（IGF）轴亦具遗传学定义的FCSC特异性作用：比较Gli1⁺ FCSCs与Col2⁺软骨细胞中条件性Igf1缺失显示时序性功能差异，软骨细胞来源Igf1维持早期基质分泌，而FCSC来源Igf1维持长期细胞数量、分区与基质输出；FCSC特异性Igf1缺失消除所有软骨层的磷酸化AKT信号并加重UAC模型骨关节炎。PI3K/AKT信号位于IGF1R下游，对关节稳态必需但双向失调均具病理意义：人髁突骨软骨瘤中hFCSCs耗竭、易凋亡并偏向肥大分化，由PI3K/AKT过度激活及促凋亡因子BIM上调驱动。上述三轴整合炎症、合成代谢与存活输入，净效应取决于配体剂量与疾病阶段。

4.7. FCSC命运调控中的信号串扰

FCSC命运最终由通路间串扰决定。机械转导汇入经典发育通路：Piezo1介导的Ca²⁺内流激活YAP/TAZ，后者可能与β-catenin相互作用并抑制Hhip以解除对Hh-Gli1信号的抑制，从而将机械负荷与Wnt及Hedgehog输出相连接。经典Ihh-PTHrP负反馈环路将祖细胞增殖与软骨细胞肥大相偶联，整合跨纤维软骨各区的Hedgehog与PTH1R信号。IGF-PI3K-AKT信号作为剂量敏感节点将FCSC命运维持在生理范围内，其缺失或过度激活导致FCSC耗竭与病理性分化。最后，Wnt与Notch以相互、情境依赖的方式彼此调控（如肠道与骨髓中所记载），该串扰是否同样存在于纤维软骨尚待确定。

1. 5.
   讨论
   5.1. FCSC命运调控的时间动态
   FCSC调控具有深刻的阶段依赖性，主要发育通路以明确的时间分工主导TMJ形成。胚胎形态发生期Hedgehog信号为主导通路，TMJ形成需要两个顺序作用的Hh依赖步骤：建立髁突生长板样细胞组织并允许关节盘形成的Gli2依赖步骤，以及随后的软骨祖细胞自主性Smo依赖步骤，驱动盘-髁分离。Hh–PTHrP偶联同样呈显著阶段依赖性分工：胚胎期对TMJ形态发生与髁突生长不可或缺；出生后生长期间反馈环路转向调控软骨祖细胞增殖与增殖-肥大转换的节律；成年稳态中通路活性降至维持浅层区稳态的低张力水平，病理性再升高而非生理性张力驱动骨关节炎性重塑。Wnt/β-catenin信号遵循阶段依赖性轨迹：胚胎与出生早期发育中，经典Wnt活性（Axin2⁺）在浅层相对较高但呈空间分区，Wnt响应细胞占据最外层软骨膜，而下方软骨祖细胞被Lgr5⁺/DKK3抑制性微环境维持在Wnt失活状态；断奶前后平衡发生转变，FSP1⁺干细胞/祖细胞（来源于Wnt响应性Axin2⁺谱系）在出生后随Axin2⁺细胞下降而出现，提示出生后祖细胞隔室通过Wnt开启至关闭的转变建立并需主动维持；强制Wnt激活消除FSP1并导致进行性软骨丢失。成年期Lgr5⁺ Wnt抑制微环境持续存在但随衰老与骨关节炎衰退。Notch与Piezo1同样发挥双相、情境依赖的功能。群体水平亦存在平行的时间分工：Lgr5⁺细胞在幼年髁突软骨SZ富集但随衰老与骨关节炎减少；FSP1⁺细胞出生后才出现，由P1时少数浅层细胞扩展至P28时的稳固浅层群体。TMJOA模型中FCSC响应遵循刻板序列：早期代偿性增殖爆发、中期异常分化、晚期池耗竭与微环境崩溃。治疗上意味着干预必须与阶段匹配。

5.2. 稳态与骨关节炎中的FCSC微环境

FCSC行为不仅受细胞内在通路调控，也受由细胞外基质、邻近间充质（如Lgr5⁺微环境细胞）与骨骼细胞（如骨细胞）、血管与神经成分及免疫细胞构成的多层微环境支配。SZ细胞外基质提供生化与生物物理线索：富含I型胶原的纤维基质、关节表面的lubricin/Prg4、基质结合型潜伏生长因子及直接调节YAP/TAZ活性的刚度特征；TMJOA中MMP13与ADAMTS5介导的基质降解改变刚度、释放生物活性基质片段、去除维持静息的信号，并可能促进FCSC激活与耗竭。间充质与骨骼成分将FCSC活性与软骨生长及骨重塑偶联：下方增殖与肥大软骨细胞提供Ihh来源与PTHrP响应性；Lgr5⁺分泌细胞营造Wnt抑制微环境以保持FCSC静息；软骨下骨隔室通过Dmp1⁺骨细胞信号与重塑活动反馈于上层纤维软骨。尽管基于啮齿类数据长期认为髁突软骨无血管，小型猪与人类研究显示生长期髁突纤维软骨各层均含CD31⁺/α-SMA⁺血管，骨关节炎性重塑进一步增加血管密度并伴病损FCSCs自身VEGFA分泌升高，血管侵入与感觉神经出芽重塑骨关节炎微环境。免疫细胞是FCSC微环境的组成部分而非被动旁观者，在TMJOA中成为主导性微环境占据者：极化为促炎表型的滑膜巨噬细胞与滑膜成纤维细胞释放TNF-α、IL-1β、IL-6及细胞外囊泡，可能作用于FCSCs抑制软骨发生并加速池耗竭；T细胞提供IL-17A，与TNF-α协同放大基质降解。免疫代谢轴将软骨下间充质细胞病理性Piezo1激活与Ca²⁺-STAT1-HK2糖酵解重编程及MIF分泌相连。保护性免疫-微环境环路亦存在：嗜酸性粒细胞在健康人滑液中较TMJOA患者更丰富，刺激滑膜成纤维细胞分泌lumican，后者结合软骨细胞Annexin A1并抑制TGF-β2/SMAD2/3信号，从而减轻滑膜炎、软骨降解与软骨下骨侵蚀。值得注意的是，尽管TMJOA滑膜炎证据充分，滑膜-FCSC通讯的直接证据仍缺乏。

5.3. FCSC耗竭：TMJOA的原发驱动还是继发结果？

FCSC耗竭是TMJOA的原发原因还是慢性机械应激、炎症与基质降解的下游结果，仍为核心问题，现有证据对两种立场均有支持。支持原发作用者：单独遗传消融FCSCs（FSP1-Cre;DTA或Gli1-Cre^ERT2;DTA）即可复制骨关节炎性退变，恢复FCSC功能的治疗可预防或逆转退变，如PTH在体内促进FCSCs增殖与软骨分化并缓解TMJOA。支持继发作用者：异常机械负荷（经Piezo1过度激活）、炎症因子（经NF-κB或Notch）及微环境破坏（经基质降解或Wnt抑制性微环境细胞丢失）各自独立耗竭FCSC池。最合理的解释为前馈模型：上游触发因素启动FCSC功能障碍，FCSC耗竭通过废除组织内在修复能力放大并延续疾病，进而促进进一步基质丢失、炎症放大与微环境崩溃。该模型具直接治疗意义：早期疾病应通过去除触发因素并保护FCSC池管理，而晚期疾病一旦池耗竭且微环境破坏则需联合再生策略；需通过从健康到早期至晚期TMJOA的纵向FCSC命运图谱确定耗竭不可逆的节点。

5.4. 人类TMJ组织证据

上述机制证据大多来自基因工程小鼠模型，向人类转化需谨慎与验证。人类数据现已覆盖发育、稳态与疾病：妊娠3与4月龄人胚髁突单细胞谱分析（分别为7052与9572个细胞，各阶段胚胎数未说明）揭示多谱系祖细胞层级，MSCs经过渡态生成成骨细胞、肥大软骨细胞与肌腱细胞，确立鼠FCSC模型所述祖细胞异质性在人类发育中已被硬编码。成年人类髁突中hFCSCs从SZ前瞻性分离，显示需SOX9的显著软骨分化能力。人类疾病研究独立印证鼠类机制：TMJOA患者中SOX9在浅层选择性受抑，为FCSC软骨程序在疾病中被熄灭提供首个临床证据；髁突骨软骨瘤中hFCSCs因PI3K/AKT过度激活而池耗竭并偏向肥大软骨发生；衰老与TMJOA中人髁突软骨细胞丧失身份且Lgr5⁺ Wnt抑制微环境崩溃，Wnt抑制剂StemJEL可在原代人骨关节炎细胞中恢复软骨细胞身份；PIEZO1是人髁突软骨与骨中表达最高的机械敏感离子通道；骨关节炎性人TMJ组织血管密度增加并伴病损FCSCs自身VEGFA分泌升高；人TMJOA软骨单细胞分析进一步揭示神经血管-骨软骨串扰，一个驻留祖细胞群体位于该分化轨迹根部（该初步数据集仅含两名供体）。转化仍面临警示：人髁突纤维软骨较鼠组织更厚且分层更明显；人类样本无法进行遗传谱系追踪，且多数TMJOA标本来自终末期患者；经验证的人类FCSC标志物仍缺乏；若干人类髁突单细胞图谱仅基于一或两名供体，限制了个体间变异的评估。作者认为构建健康与骨关节炎人髁突的单细胞与空间图谱是该领域最高优先级的下一步。

5.5. 证据强度与统计学局限

证据强度在该领域差异显著，结论应据此加权。因果性主张主要依赖体内遗传谱系追踪与消融研究，而转录组推断（如所提出的Crabp1⁺祖细胞群体）在经谱系追踪验证前仍属相关性证据。此外，该领域多数谱系追踪研究每组使用3至6只动物；基于非中心t分布的效能分析估计（双尾α = 0.05，效能 = 0.80），此类样本仅能检出极大效应（n = 3时最小可检出标准化差值d ≈ 3.07，n = 5时2.02，n = 6时1.80），而检出中等效应（d = 1.00）需每组17只动物。因此这些研究的定量发现应关注效应量与变异而非仅名义百分比。同样的谨慎适用于人类转录组证据：现有人髁突单细胞数据集仅含一名或两名供体，无法估计供体水平变异，在独立标本中重复前应视为假设生成性。

1. 6.
   局限性与未来展望
   尽管FCSCs及其命运调控机制研究已取得实质进展，在实现TMJOA根治与功能性软骨再生道路上仍存在重要局限，亦指明未来研究方向。

6.1. 种间差异与人单细胞图谱的完善

目前几乎所有Ctsk⁺、Gli1⁺与Scx⁺群体的谱系追踪研究均依赖基于Cre-loxP系统的转基因小鼠模型。然而人类与啮齿类在TMJ解剖尺寸、生物力学转导模式（如咀嚼方式）及干细胞标志物特异性方面存在客观差异，鼠FCSC标志物在人类髁突组织中是否保守并具生物学相关性仍不清楚。未来研究需要覆盖健康与病理状态的大型人类TMJ组织样本库，并需建立全面的人类TMJ干细胞异质性图谱以确定鼠模型发现能否忠实转化至人类。

6.2. 缺乏动态三维空间分辨率（空间转录组学）

干细胞命运受微环境强烈支配，常规流式细胞术与单细胞RNA测序在组织解离过程中丢失细胞的三维空间坐标，因此未来研究应引入空间转录组学。通过解析SZ、PZ、CZ、HZ及软骨下骨内的细胞-细胞互作网络，可阐明FCSCs如何与微环境细胞通讯与相互作用。

6.3. 机械-化学偶联的精确模拟与微流控技术

体内机械环境（张应力、压应力、剪切力）是动态且复合的，而现有体外细胞加载模型（如单轴拉伸、静态压缩）往往过于简化。区分生理性FCSC激活与病理性耗竭的机械负荷幅度、持续时间与频率仍不清楚。未来研究应利用类器官技术与关节芯片平台构建体外微型TMJ系统，整合血管网络、免疫细胞（如巨噬细胞）与多谱系干细胞，并结合微流控系统施加复杂仿生机械负荷，以更忠实地再现机械-化学偶联机制。

6.4. 靶向递送系统临床转化的障碍

尽管靶向特定干细胞/祖细胞的药物（如PTH、Piezo1抑制剂与Wnt调节剂）显示出有前景的治疗效果，所有研究仍处于临床前动物模型阶段，迄今尚无TMJ特异性临床试验。同时药物干预的生物安全性尚待解决，包括全身性Wnt抑制的致癌风险及Piezo1阻断在机械敏感组织中的潜在不良反应；另一纤维软骨组织——椎间盘的干细胞策略所面临的转化障碍提供了有益参照。未来治疗突破取决于开发具有高组织亲和力与缓释特性的智能生物材料，如靶向特定细胞膜受体的纳米脂质体与可被基质金属蛋白酶（MMP）切割的响应性水凝胶；时空可控释放系统可实现命运调控治疗药物向SZ或软骨下骨的精准递送。除生物学与技术障碍外，临床转化还面临重大监管障碍：尚无改善疾病的骨关节炎药物获批用于TMJOA，该领域仍缺乏标准化临床终点与经验证的结局指标，共同增加了试验设计与监管审评的复杂性。

1. 7.
   结论
   总体而言，自FCSCs概念首次提出以来认识逐步深化：FCSCs具有异质性，由多个标志物定义的群体构成，具不同解剖定位、谱系输出与调控依赖性；FCSC静息由微环境来源的Wnt抑制与生理性Hedgehog-PTHrP信号主动维持，其破坏足以启动骨关节炎性退变；FCSC耗竭与微环境崩溃同基质降解与炎症形成前馈环路，意味着早期疾病应通过去除上游触发因素并保护干细胞池管理，而晚期疾病需联合再生策略。然而多个未解决问题值得进一步研究：各亚群的相对贡献及其功能是否随发育与病理阶段改变仍不清楚；几乎所有现有数据来自小鼠体内谱系追踪，其是否适用于人类尚需验证；建立TMJ器官芯片或TMJ类器官模型以表征特定细胞亚群并进行靶向药物筛选是未来有前景的方向。