腱骨愈合的生物學研究進展

覃波，石杰，羅元發，扶世杰★

（1. 西南醫科大學附屬中醫醫院骨傷科，四川 瀘州 ；2.西南醫科大學附屬中醫醫院骨傷疾病研究中心，四川 瀘州 ；3.瀘州市院士工作站，四川 瀘州；4. 廣東省醫學3D打印應用轉化工程技術研究中心西南醫科大學附屬中醫醫院臨床基地，四川 瀘州）

0 引言

近年來，隨著社會經濟水平的提高，運動、車禍等所致的運動損傷越來越常見，如肩袖損傷、膝關節韌帶損傷等。該類損傷涉及纖維軟骨層的撕裂；腱骨交界區的纖維軟骨層血供差，導致腱骨結合失敗率較高[1-2]。而腱骨愈合是決定手術成果與否的關鍵因素[3]，需獲得腱-骨最大接觸面積，保證充足的接觸時間及接觸程度，使外力影響最小化[4]。因此，尋求一種促進腱骨愈合的最佳方法成為當下運動醫學領域的熱點及難點。現將腱骨愈合的國內外研究進展，綜述如下。

1 腱骨結合部

腱骨結合部，是指肌腱、韌帶或關節囊與骨接觸的結合部位，在肌肉骨骼系統中有著特定的有序結構及功能[5]。腱骨移行區由4層結構組成：骨組織、非鈣化纖維軟骨、鈣化纖維軟骨及肌腱纖維組織，其特征性結構為移行的纖維軟骨帶[6-7]。腱骨結合部在運動過程中起到傳力裝置及應力吸收裝置的作用，有助于傳導、緩沖應力，具有重要的解剖學意義[5]。

2 生長因子

諸多研究證實，生長因子有助于腱骨結合部早期存活，加快修復及愈合過程[8]。在腱骨愈合的早期，存在多種生長因子的特異性表達，包括：骨形態發生蛋白(Bone morphogenetic protein, BMPs)、成纖維細胞生長因子(Basic fibroblast growth factor,bFGF)、轉化生長因子 β(Transforming growth factor-β, TGF-β)等。

2.1 BMPs

BMPs屬于TGF-β 超家族的一員，是對腱骨結合部的發育、再生有重要作用的細胞因子。研究[2,9]發現，BMPs有助于促進肌腱形成及腱骨結合部損傷修復，具有促進腱骨再生內在潛能的作用，其中BMP-2尤為重要，是軟骨形成最有效的誘導物。Kwang等人[10]提出BMPs有助于骨-軟骨發育和成熟，在體內誘導軟骨形成和異位骨生長，進而促進和支持軟骨形成和成骨；同時，采用膠原凝膠作為BMP-2的載體，置于術區止點，即腱骨結合部位，發現膠原凝膠-BMP2復合體可增加骨隧道與組織移植物之間的結合率，促進腱骨愈合。Jae等[11]將含BMP-2的凝膠置于腱骨結合部位，調節骨祖細胞的聚集和分化，誘導骨形成，結果表明BMP-2能干改善骨組織及肌腱組織形成過程，增加生物力學強度，促進腱骨愈合。此外，由于該部位較為薄弱，通過BMP-2刺激間充質干細胞，可以誘導人體外軟骨形成，促進骨缺損修復及骨折愈合等[2,9]。

2.2 bFGF

FGF-2是腱骨愈合的內源性表達，在體內分布廣泛且其促細胞增生能力較強，因此，在愈合過程中起著重要作用[12]。FGF-2在腱骨損傷修復的整個過程中呈高表達，進而促進新血管形成及成纖維細胞增殖；同時，FGF-2在腱骨愈合的作用可能是通過刺激TGF和BMP，使其也呈高度表達，進而增加間充質干細胞和蛋白膠原的含量[12]。Takuya等[13]研究證實，FGF-2可以刺激腱骨結合部位的生長，FGF 2-明膠水凝膠復合體置于肱骨大結節骨性結構處較為靈活，可以有效改善兔肩袖損傷在組織學及生物力學方面的情況，促進腱骨愈合。此外，有研究[14]將FGF與神經酰胺激活的蛋白磷酸酶（CaPP）結合，并負載于纖維蛋白凝膠上，用于增加腱骨結合部位的生物活性，進而促進腱骨愈合的過程，提高手術的成功率，結果顯示，FGF及CaPP負載的纖維蛋白凝膠有助于加速細胞移植、增殖及相關基因、蛋白的的表達，并有助于改善其組織學情況。

2.3 TGF-β

TGF-β 能夠調節細胞生長和分化，促進細胞纖維化，從而有助于腱骨愈合[15]。TGF在促進結締組織生長、發育上有重要作用；針對肩袖損傷修復術后腱骨愈合部位纖維軟骨形成，采用TGF-1結合羥基磷灰石內置于骨隧道及腱骨結合部位，在組織形態學及生物力學方面，有助于增強腱骨愈合的過程，促進骨與纖維軟骨的形成并改善膠原組織[16]。David等[17]人提出TGF-3不同于TGF-1，TGF-3在促進組織再生的情況下，可以使愈合疤痕更少；在腱骨重建術后第4周發現TGF-3可以顯著增加修復的生物力學強度，提高Ⅰ型膠原及Ⅲ型膠原的表達，進而加速愈合過程。然而，Kim等[18]提出盡管TGF-β 在愈合過程中至關重要，但在岡上肌止點采用外源性TGF-β 卻很難促進腱骨界面形成，保證生物學結構正常的插入點。

3 干細胞移植

干細胞由骨髓大量生成，間充質干細胞（Mesenchymal stem cells, MSCs）往往通過髂棘穿刺獲取，正由于其可以分化為骨、軟骨、肌腱等，為臨床治療各種骨科疾病損傷提供了細胞來源[19]。干細胞有助于自我更新克隆生成，并有多向分化的能力，促進腱骨愈合[20]。MSCs可以分泌多種生長因子、細胞因子等，其有助于腱骨愈合的作用已經過諸多臨床及動物實驗所證實。Nuno等人[21]發現MSCs可以增加肌腱細胞在體外的存活率和細胞密度，刺激和促進腱骨愈合的速度；而靜電紡絲支架作為一種MSCs載體，具有良好的生物相容性，對細胞的黏附和生長有重要意義。大量研究[22-23]采用各種形式，如PRP治療術、低強度脈沖超聲療法等，旨在促進MSCs成熟、分化，進而提升細胞的活性，重建腱骨組織的生物力學特性，以促進腱骨愈合。

4 機械刺激

機械刺激可誘導腱骨結合部位新生血管形成并改善血供，刺激腱骨結合部位的新骨形成[24]。目前，臨床以低強度脈沖超聲刺激為主。低強度脈沖超聲作用于局部，能夠改善血液灌注、血管生成，刺激軟骨生長、發育，促進成骨細胞的分化、增殖，是一種潛在的無創性治療方法[23]。Robert等[25]也證實短時間內低強度的循環負荷對腱-骨界面的強度沒有不利影響。Lu等[5]認為低強度脈沖超聲刺激的作用在于促進成骨、軟骨生成及血管再生；提出一天兩次的低強度脈沖超聲刺激治療最為有效，有助于增加多種生長因子及細胞因子的表達，進而加速基質形成，促進血管再生及膠原沉積，最終達到促進腱骨愈合的作用。近年來，機械刺激的治療時間、頻率也不斷得到研究，逐步深化。

5 修補支架

修補支架是由生物學材料和高分子合成材料或二者混合制成，一定程度上模仿細胞外基質結構和功能[26]。隨著生物技術的發展，除前文所述，如明膠水凝膠、纖維蛋白凝膠及靜電紡絲支架等，作為生長因子、細胞因子的載體，諸多修補支架技術隨之涌現，提供了多樣化選擇。

有研究者[27]采用生物可降解膠原納米纖維膜結合3D打印骨錨釘用于腱骨損傷重建術，結果表明二者結合是親水的、穩定且生物相容較好的生物支架，可以為肌腱移植提供可持續的穩定性，其組織學顯示在骨皮質上具有足夠的生物相容性，促進骨生長，且無組織不良反應；同時在避免骨隧道擴大的情況下，增強了腱骨結合強度，有效地促進肌腱重建。上海交通大學[3]將將纖維蛋白凝膠結合骨形態發生蛋白（BMP）和重組骨異種移植物（RBX）進行比較，以評估它們對肌腱 - 骨界面愈合的影響，發現纖維蛋白凝膠-BMP的界面形成新的軟骨，但新骨較薄，而RBX的界面具有大面積的軟骨細胞樣細胞，伴隨骨形成和未成熟的新結構。RBX可以顯著促進腱骨結合部位的骨生長，使其更為成熟，進而增加重建手術成功率。

6 小結

近年來，腱骨損傷的發病率逐漸增加，而腱骨愈合的時間較長，且愈合效果較差。盡管，組織工程技術的飛速發展為腱骨愈合的治療策略提供了多樣化的選擇，如生長因子、間充質干細胞及修復支架等，但其具體作用機制尚未明確，且臨床應用仍需改進。因此，尋求一種有效的方式促進腱骨愈合成為該領域的研究熱點之一，有待進一步深入研究。