中藥促進(jìn)牽張成骨的研究進(jìn)展

覃祥城， 曾景奇， 王凡， 孫紹裘

（湖南中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院，湖南長沙 410005）

牽張成骨（distraction osteogenesis，DO）是指采用牽開器將切開的骨折端牽開，新生骨組織在牽張間隙內(nèi)得以形成，同時隨著新骨的形成，附著其上的血管、神經(jīng)、肌肉、皮膚等軟組織也得到同期延長的技術(shù)[1]。牽張成骨新生骨組織的形成速度可達(dá)兒童期生長速度的4～6倍[2]。牽張成骨為一種內(nèi)源性骨組織工程?，F(xiàn)代生物力學(xué)研究[3]表明，當(dāng)穩(wěn)定牽張骨組織時，骨組織受力區(qū)成骨細(xì)胞增殖和間充質(zhì)干細(xì)胞骨向分化功能加強，可促進(jìn)胞外基質(zhì)的形成和礦化。牽張成骨的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)生機制尚不明確，目前主要觀點認(rèn)為，牽張成骨過程中新骨再生的方式為膜內(nèi)成骨，其中包括血管再生、細(xì)胞活化、骨基質(zhì)形成、基質(zhì)鈣化和骨改建等組織學(xué)過程。

1 牽張成骨臨床應(yīng)用概況

1957年由俄羅斯醫(yī)生Ilizarov在臨床中為治療各類創(chuàng)傷、先天性畸形等疾病而創(chuàng)建的一套完整的牽張成骨生物學(xué)理論，被公認(rèn)為20世紀(jì)骨科領(lǐng)域最偉大的發(fā)現(xiàn)[4]。至1992年，McCarthy JG等[5]首次成功應(yīng)用牽張成骨技術(shù)于臨床，用于矯治4例兒童的半側(cè)顏面發(fā)育不全綜合征，這為諸多復(fù)雜牙頜面畸形的矯正開辟了新的思路和途徑。目前，牽張成骨已廣泛應(yīng)用于骨感染、骨缺損、骨腫瘤患者節(jié)段性截肢術(shù)后肢體畸形及肢體形態(tài)和功能重建，已成為解決骨科難治病例的關(guān)鍵技術(shù)。在過去的數(shù)十年中，我國骨缺損的發(fā)病率逐漸增加，而牽張成骨在骨缺損病例的肢體形態(tài)和功能重建中起到非常重要的作用。然而隨著牽張成骨技術(shù)在臨床的推廣和應(yīng)用，一些缺陷也暴露出來。牽張成骨中新骨形成及鈣化緩慢，治療周期長，尤其是主動牽張后還要經(jīng)過4～5周的時間固定[6]。過長的治療周期不僅給患者帶來諸多不便，也大大增加了治療期間感染、關(guān)節(jié)僵硬、成骨不良和關(guān)節(jié)攣縮的風(fēng)險[7]。盡管牽張成骨技術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)相比具有較多優(yōu)點，但長時間牽拉和固定極大地限制了其臨床應(yīng)用。如何縮短牽張成骨時間，促進(jìn)骨質(zhì)生成，成為目前牽張成骨技術(shù)研究的熱點。

牽張成骨的臨床應(yīng)用已有了較大的發(fā)展。在促進(jìn)牽張成骨的藥物治療方面，目前效果確切并通過食品藥品監(jiān)督管理局認(rèn)證的只有骨形成蛋白（bone morphogenic protein，BMP）-2、BMP-7和甲狀旁腺素（parathyroid hormone，PTH）。然而這些藥物由于其載體欠佳、性質(zhì)不穩(wěn)等缺陷，其臨床推廣受到影響。生長因子特別是與新骨生成相關(guān)的生長因子如轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-beta，TGF-β）、堿性成纖維細(xì)胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）等在牽張成骨中起著重要作用[8]，外源性生長因子應(yīng)用于臨床可加速新骨形成，并已取得較好的效果，但由于其價格昂貴而也難以推廣應(yīng)用。另外，多名學(xué)者嘗試了其他加快牽張成骨中骨生成的方法，如謝紅軍等[9]證明低強度脈沖超聲不僅能加快牽張成骨中新骨形成速度，而且能縮短牽張成骨的時間；黃旋平等[10]的實驗研究表明BMP-2基因修飾自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植可以促進(jìn)牽張成骨新骨形成和改建；杜騰飛等[11]的研究證實甲狀旁腺激素能夠促進(jìn)牽張成骨中成骨細(xì)胞增殖、分化等。以上多種方法尚處于起步階段，且因價格昂貴，影響牽張成骨在臨床上的推廣與應(yīng)用。

2 中藥促進(jìn)牽張成骨研究進(jìn)展

中藥用于促進(jìn)骨折愈合的歷史悠久。唐代藺道人著《仙授理傷續(xù)斷秘方》是我國現(xiàn)存最早的傷科專著，所載藥物139味，其中包括骨碎補、當(dāng)歸、川芎等藥，均能加快骨折愈合。自然銅、骨碎補、土鱉蟲、續(xù)斷為治療骨折常用藥物。現(xiàn)代研究表明，續(xù)斷具有補肝腎、續(xù)筋骨的功效，其水提液可以增加骨性骨痂的生成，促進(jìn)骨折愈合[12]。自然銅煅品通過促進(jìn)鈣鹽沉積，促進(jìn)成骨細(xì)胞合成，增強骨密度，提高骨痂質(zhì)量，從而促進(jìn)骨折愈合[13]。

目前已開展了中藥影響牽張成骨的相關(guān)研究。有關(guān)中藥及其有效成分影響牽張成骨作用的分子機制也取得了較好的進(jìn)展，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 促進(jìn)BMP及TGF-β表達(dá) 在諸多骨生長因子中，BMP與骨誘導(dǎo)的關(guān)系最密切。在牽張成骨過程中，BMP-2和BMP-4可通過旁分泌和自分泌途徑作用于牽引區(qū)域的成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞及其前體細(xì)胞，誘導(dǎo)膜內(nèi)成骨和軟骨成骨。孫丙銀[14]的研究發(fā)現(xiàn)，補腎壯骨藥骨碎補干燥根莖中提取的有效成分為骨碎補總黃酮，骨碎補總黃酮促進(jìn)了牽張成骨動物模型中牽張區(qū)的骨痂形成、增加了局部堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）和BMP-2的含量，增強其生物力學(xué)特性。姜自偉等[15]的研究表明，在大鼠脛骨牽張成骨模型中，骨碎補總黃酮干預(yù)的中藥組的成骨質(zhì)量明顯優(yōu)于模型組，骨碎補總黃酮可以促進(jìn)大鼠脛骨牽張末期BMP-2和Smad-1的表達(dá)，而BMP-2與Smad-1的表達(dá)促進(jìn)了牽張成骨過程中的成骨。曾景奇[16]構(gòu)建大鼠牽張成骨模型，通過Micro-CT掃描顯示，在牽張成骨后期，中藥組成骨質(zhì)量和速度提高，骨塑性優(yōu)于模型組，并且骨碎補總黃酮在牽張成骨動物模型中能起到激活BMP-Smad通路各主要因子的作用。

TGF-β是重要的骨形成因子之一，在骨代謝、骨損傷修復(fù)重建方面中起重要作用，并可促進(jìn)牽張成骨過程中的成骨細(xì)胞的增殖[17]。龐衛(wèi)祥等[18]的研究表明，補腎活血方能夠有效調(diào)節(jié)兔截骨延長區(qū)TGF-β2的基因表達(dá)，影響成骨細(xì)胞和骨基質(zhì)，促進(jìn)牽張成骨區(qū)骨骼的形成。林海運[19]通過構(gòu)建下頜骨牽張成骨動物模型，觀察中藥三七的提取物三七總皂苷（Panax notoginseng saponins，PNS）對牽張成骨新骨形成的影響。結(jié)果顯示PNS可促進(jìn)牽張成骨過程中的新骨形成，提高TGF-β1表達(dá)。高怡加等[20]的研究表明，在建立家兔股骨牽張成骨模型中，治療組同時給予骨碎補總黃酮干預(yù)，結(jié)果其新生骨組織成熟骨質(zhì)區(qū)域增大，成骨細(xì)胞數(shù)及骨小梁面積百分比均顯著高于對照組；同時骨碎補總黃酮可增加骨中BMP-2和TGF-β1的含量，促進(jìn)成骨細(xì)胞分化。以上研究為中藥在牽張成骨中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

2.2 中藥能夠加速牽張成骨區(qū)微循環(huán)和骨質(zhì)鈣化 鄒敏等[21]將燈盞花應(yīng)用于兔上頜骨縫的牽張成骨過程中，結(jié)果顯示實驗組X線測量值優(yōu)于對照組，說明燈盞花具有直接成骨作用，且提示其療效機制與改善血管擴張和微循環(huán)有關(guān)。任貴云等[22]在構(gòu)建山羊下頜骨牽張成骨模型的同時給予活血中藥干預(yù)，結(jié)果顯示活血中藥能夠促進(jìn)血液循環(huán)，強化骨骼，有效加速新骨的形成和鈣化，可有效縮短下頜骨牽張成骨的時間。蔣校文等[23]在建立兔下頜骨牽張動物模型的同時給予杜仲提取物干預(yù)，結(jié)果顯示杜仲提取物可有效促進(jìn)兔下頜骨骨牽張的新骨再生。左春然等[24]的研究表明，活血化瘀藥丹參中分離的二萜醌類化合物丹參酮ⅡA對實驗組新骨形成的速度和質(zhì)量的促進(jìn)作用均優(yōu)于對照組，同期實驗組的骨小梁較對照組成熟，成骨細(xì)胞較活躍，提示丹參酮ⅡA對兔下頜骨牽張成骨過程具有促進(jìn)作用。閆寶勇等[25]的研究表明補腎壯骨中藥可提高牽張成骨的骨鈣蛋白mRNA表達(dá)，增強成骨細(xì)胞的活性，從而促進(jìn)牽張區(qū)新生骨質(zhì)的形成和鈣化。

在牽張成骨的相關(guān)實驗研究中，中醫(yī)中藥協(xié)同促進(jìn)牽張成骨的作用已得到重視。已有不少學(xué)者在牽拉成骨術(shù)后使用了活血化瘀、補腎強骨的中藥如骨碎補、杜仲等，發(fā)現(xiàn)其能加快該區(qū)域新生骨的速度并且能提高新骨密度。以上研究結(jié)果也證明了中藥促進(jìn)骨折愈合修復(fù)對提高牽張成骨的成骨質(zhì)量、縮短治療周期的潛在價值。

綜上所述，牽張成骨技術(shù)所存在的治療周期過長、成骨質(zhì)量不高等突出問題現(xiàn)代醫(yī)學(xué)仍未完全解決，也成為制約牽張成骨技術(shù)推廣應(yīng)用的首要原因。已有實驗研究證實三七、骨碎補、杜仲等活血化瘀、補腎強骨的中藥具有提高牽張成骨成骨質(zhì)量、縮短治療周期、提高成骨的效能；中醫(yī)藥有望成為促進(jìn)牽張成骨技術(shù)在臨床推廣應(yīng)用的有效而可行的方法。