郑颖瑶

骨关节炎是一个常见病，世界卫生组织统计，50岁以上的人中，骨关节炎的发病率为50%，55岁以上的人群中，发病率为80%。随着人口老龄化，骨关节炎的患者越来越多。又由于现在工作方式的改变，许多年轻人也患上了骨关节炎，患病人群的年龄已经有所提前。

关节：有活动就有破坏

人体的每一个关节至少有两个相对应的关节面，每个关节面上都覆盖着一层光滑且富有弹性、耐磨的关节软骨，对关节起到支持和保护的作用，这样才能使人们轻松自如地活动。

人体活动关节中的软骨多属于透明软骨，如大家所熟悉的膝关节、髋关节等;微动关节中的软骨多为纤维软骨，如椎间盘。由于关节要承受一生中运动所致的周而复始的磨损，所以关节软骨很容易随着年龄的增长而发生退变，软骨老化发展到一定程度，最终会导致骨关节炎的发生。此时关节软骨便失去了原有的光泽，变黄、变粗糙，失去弹性，发生软化，甚至出现裂隙、脱落，关节边缘骨质增生，关节疼痛、肿胀、活动受限等症状便随之而来。在临床上，骨性关节炎患者都是有了症状或者发现异常体征才会就诊。

骨关节炎可以出现在身体的不同部位，包括手、膝、髋、脊柱和足部等。其中，膝部骨关节炎最常见，早期患者行走时可感觉到疼痛，晚期特别是夜间休息时亦可感觉疼痛。

骨关节炎虽然不是疑难重症，却严重影响人的日常生活，如果能治愈该病，对人类真是福音。

软骨修复，愈挫愈勇

骨关节炎的问题主要在软骨，各种原因导致的骨关节炎最后都集中表现为软骨变薄、破碎、脱落等现象。通俗来讲，治好软骨，就能治好骨关节炎。

尝试一：微骨折法

不足之处：“新软骨”是个假李逵

微骨折手术是一种应用关节镜的微创手术。医生首先清除关节中已经钙化的软骨，然后在软骨有缺损的位置，软骨下方的骨头上钻出小孔，令一部分骨髓和血液从孔中渗出，形成血液凝块。这种血液凝块中含有干细胞，可以从中分化形成类软骨的细胞。人体自身会将这种人为制造的微型骨折当作机体损伤来应对，为患者提供新的替代性软骨。

但是，这种方法形成的并非真正的关节软骨，而是一种类似关节软骨的性能较差的纤维组织，且术后恢复期相当长，可能需要半年到一年的时间。

尝试二：马赛克成形术

不足之处：移植原料捉襟见肘

自体骨软骨移植术又叫马赛克成形术。顾名思义，该技术就是如镶嵌马赛克一样将不同直径的正常骨软骨复合体置于软骨缺损区。

一般选择膝关节非负重区域的正常软骨及其下方骨质作为供体，取直径5毫米～12毫米、长10毫米～20毫米的柱状骨软骨复合体，清理受损的软骨面及其下方骨质，将供体置于缺损区。由于供区有限，所以采用该方法能修复的软骨缺损面积比较有限。

该技术于1993年用于治疗膝关节软骨损伤，取得良好效果。膝关节软骨损伤是膝关节骨关节炎的常见病因。其缺点是操作繁琐，对人体创伤也较大。

尝试三：自体软骨细胞移植

不足之处：二次手术很繁琐

自体软骨细胞移植（ACI）是最近才开始尝试的新方法。它是通过取患者自身的关节软骨细胞在体外进行培养和增殖，然后再植入软骨缺损区。

该方法需要经过两次手术来完成：第一次手术评估软骨缺损，并取软骨细胞组织;经过大约两周的培养后，在第二次手术时再植入缺损区域。

不仅如此，上述方法还有个共同的缺陷，就是修复的组织以纤维软骨为主，缺少正常透明软骨的多层结构、力学性能等。所以说，人们还要探索更好的软骨修复方法，比如软骨再生。

软骨再生有希望

近30年，世界各国在软骨再生领域投入了大量人力物力，取得很多阶段性成果，但最后能临床应用的寥寥无几，足见软骨再生领域之艰难。正如北京大学生物医学工程系教授、博士生导师葛子钢所言：“这些研究漫长而繁琐”。

葛子钢团队对于软骨再生的研究主要聚焦在膝关节软骨的研究。原因就是：中国人膝关节骨关节炎的发病率真的很高。

围绕软骨再生这个主题，他们用了10多年，兜兜转转，先后尝试了生物材料修复软骨的组织工程研究、电刺激干细胞成软骨分化促进软骨再生、巨噬细胞与软骨再生研究。这一系列研究给我们的整体感觉是，要想刺激软骨再生真的很难，有太多看得见和仍然未知的“坎”需要一步一步地去迈。

当然，他们并不孤单，国际上做同类研究探索的团队还有很多，要不怎么那么多人引用他们的文章呢？

“纳秒脉冲电场调控成体干细胞的干性和分化潜能”是葛子钢实验室近10年来研究的重点方向，也是它让这个团队在同行中显得有些突出。

电作为一种生物物理信号，可以认为是为细胞“按摩理疗”。当电场存在时间足够短的时候，比如微秒电场，就可以在那一瞬间击穿细胞膜，帮助细胞外的药物进入细胞。目前这种方法在癌症治疗中尝试较多。

如果说微秒是一瞬间，那么纳秒就是一瞬间的一瞬间。由于纳秒脉冲电场可以在很短的时间内聚焦高功率的电脉冲产生很强的电效应，因此，在各个领域作为刺激物质的一种方法，越来越引起人们的注意，特别是在生命科学领域，常用于刺激各种细胞来引起不同的反应。

葛子钢教授解释说，借助纳秒脉冲电场，不仅可以直击目标细胞，更可以“瞄准”目标细胞里的细胞器——细胞核，影响细胞核的功能。

这个“大杀器”对大多数人来说似乎没啥用，但对葛子钢他们不一样。因为他们曾经找出了问充质干细胞向软骨细胞分化的多个信号通路，只是它们被保护在细胞里，看得见摸不着。现在，总算可以试着“干预”一下了。

“干预”的结果是，纳秒电脉冲特异性激活了Wnt/β-Catenin、JNK/CREB-STAT3等信号通路，促进了间充质干细胞成软骨分化，显著促进软骨损伤实验大鼠的软骨修复和再生。

而且，调整纳秒脉冲电场的多种参数，如脉宽、場强、频率、刺激次数以及刺激时间等，还能产生不同的效果，专业的话是“带来不同的生物学效应以及细胞的特异性反应”。

畅想一下，等这个技术真正转化到临床的那一天，我们有可能通过一个通电的纳秒脉冲小机器，调节众多参数，就可以指挥骨关节内的间充质干细胞向软骨分化，帮我们治疗关节炎。