bFGF 在肌腱损伤修复中的研究进展

张 鹏，郎张峰综述，常文凯审校

（山西医科大学第二医院，山西太原030001）

bFGF 在肌腱损伤修复中的研究进展

张 鹏，郎张峰综述，常文凯审校

（山西医科大学第二医院，山西太原030001）

肌腱病； 软组织损伤； 组织工程； 碱性成纤维细胞生长因子； 综述

肌腱损伤是临床常见的疾病之一，由于肌腱是致密结缔组织，而肌腱细胞是高度分化的间充质细胞，分化增殖能力较弱，因此，肌腱损伤后很难自行愈合。而通过手术修复后又需较长时间行外固定，既影响功能锻炼，又易导致粘连，从而影响手术效果。目前研究表明，多种细胞因子对肌腱愈合均有促进作用，特别是碱性成纤维细胞生长因子（bFGF），因其具有刺激血管生成、成纤维细胞增殖、迁移及分泌胶原的作用而备受关注[1]。现就bFGF在促进肌腱愈合方面的研究进展作一综述。

1 bFGF的基本性质

1940年，Hoftman等在脑和垂体的抽提物中发现一种可以促进成纤维细胞生长的物质；而1974年，该物质被Gospdarowicz等从牛的脑中分离纯化，并命名为bFGF。其是由146个氨基酸组成的促有丝分裂的阳离子单链多肽，在体内分布极其广泛，主要分布于下丘脑、视网膜、肾上腺、胸腺、黄体、肾、心、肝、胎盘及多种肿瘤组织中，尤以垂体含量最高[2]。体内的bFGF主要以游离型和结合型2种形式存在，因游离型bFGF极易被水解酶破坏，故体内的bFGF主要通过结合在细胞基膜上存在，不具有活性，只有当其从基膜上释放才具有生物学功能，并需要与相应受体或蛋白结合才能发挥其作用[3]。随着20世纪80年代bFGF基因的测序、DNA克隆的成功及现阶段分离纯化技术的不断发展，bFGF的提纯度已达90%以上。外源性bFGF的生物学效应可分为体内和体外两大部分。在体外，bFGF可促进成纤维细胞、骨细胞、软骨细胞、血管内皮细胞、肌腱细胞等分裂增殖；而在体内，bFGF是重要的促细胞有丝分裂因子，可以促进起源于神经外胚层和中胚层的多种细胞增殖、分化，同时也是其形态发生与分化的诱导因子。bFGF主要生物学作用：（1）促进血管、神经、皮肤等组织的修复和再生；（2）促进创伤的愈合；（3）参与神经细胞的修复及再生等。目前在体内外的研究表明，特定浓度的bFGF具有促进肌腱细胞迁移、增殖、分化和刺激血管再生的作用[4]。

2 bFGF在肌腱修复中的作用

在肌腱愈合的过程中，bFGF能够加速细胞分化阶段，并且能在早期促进指屈肌腱的血管新生和炎性反应[5]。Oryan等[6]认为，bFGF可以抑制急性炎症，降低前列腺素E2的浓度来减轻疼痛，同时降低一氧化氮及氧自由基，从而保持了肌腱的黏弹性，进而可以早期活动，降低粘连的发生，并通过对兔屈肌腱损伤后修补模型局部注射bFGF，发现其能调节炎症过程，抑制肌腱粘连和增强肌腱细胞的增殖和成熟，增加胶原蛋白的分泌，改进胶原纤维的聚合和排列方式，改善损伤后肌腱的结构和生物力学性能。Sheng等[7]和Tang等[8]通过不同方法提高损伤肌腱局部bFGF的浓度，均证明bFGF有加快肌腱愈合，增加肌腱强度的作用。但Sheng等[7]研究表明，随着bFGF持续作用也会加重了肌腱的粘连。Jain等[9]发现肌腱损伤1周后bFGF表达至高峰，16周后bFGF表达恢复正常水平。Liu等[10]研究发现肌腱损伤1周后bFGF开始表达，损伤第2周后bFGF对肌腱细胞的迁移和增殖促进作用最大。Wang等[11]研究表明，肌腱损伤后第1周bFGF的表达明显高于第2、4、8周，而肌腱损伤8周后，bFGF的表达停止并不再激活。Chen等[12]通过检测兔跟腱损伤愈合过程中bFGF的mRNA表达情况发现，bFGF在兔跟腱损伤愈合的早期发挥作用。而正常肌腱损伤修复早期主要是成纤维细胞的增殖、分化及胶原蛋白的合成及分泌，后期成纤维细胞增殖能力下降，而胶原的重塑增加，使得内源性愈合有所缓解。综上研究，在肌腱愈合早期给予bFGF刺激可促进肌腱的内源性愈合，减少粘连，而肌腱愈合的后期bFGF的持续作用反而加重了肌腱的粘连。因此，在应用bFGF时，要注意其调控时相，趋利避害。

3 bFGF在肌腱愈合中的应用

3.1 置入外源性bFGF促进肌腱愈合 因正常肌腱细胞和腱鞘细胞仅能产生少量的bFGF，而肌腱损伤早期，损伤部位的bFGF表达出现上调，但浓度仍较低，故而可通过早期外源性置入bFGF，以提高损伤肌腱周围bFGF的浓度促进肌腱的愈合。盛加根等[13]在肌腱断端使用外源性bFGF，能显著改善正常肌腱愈合初期腱周bFGF的低水平状态，通过刺激血管生成和胶原的分泌及重塑而有效地促进肌腱愈合，增加肌腱愈合强度，减少粘连。王玉聪等[14]通过研究不同浓度的bFGF对体外培养兔肌腱细胞增殖的量效关系时发现，bFGF促进肌腱细胞增殖的作用与浓度有一定相关性，即促肌腱细胞增殖的起始bFGF浓度为5 μg/L，而当bFGF的浓度为20 μg/L时可达到促进肌腱细胞增殖的最佳状态。Wodewotzky等[15]利用含有透明质酸钠基质及bFGF的胶原纤维支架在体外培养犬的骨髓间充质干细胞时发现，10 ng/mL浓度的bFGF可以显著提高细胞的增殖，而50 ng/mL的bFGF反而会抑制细胞的分化。而目前骨髓间充质干细胞可作为肌腱组织工程的种子细胞。因此，对于不同的动物模型及细胞来源，bFGF的最适浓度是不同的，如果要进入临床还需要进一步探讨。

由于游离型的bFGF极不稳定，且在体内特别容易被蛋白水解酶破坏，因此体内使用外源性生长因子时需要不断给药或通过各种手段延长生长因子作用时间才能发挥更好效果。Thomopoulos等[16]应用一种特殊体系将肝素与bFGF结合以达到控释的效果，并将其用于犬的肌腱损伤模型，通过对肌腱愈合过程的观察发现，在最初的10 d内，bFGF的释放明显高于对照组，并且可以显著促进肌腱细胞的增殖。Hamada等[17]研究显示，在兔滑膜内肌腱修复模型中使用复合bFGF涂层的缝线，能明显提高修复肌腱的机械强度，有利于术后早期康复训练。沙德峰等[18]在肌腱损伤缝接处置入bFGF复合缓释降解膜，证明bFGF复合缓释降解膜可使损伤肌腱内部愈合快于腱周结缔组织增生，有减轻或防止粘连形成的作用。盛加根等[19]利用纤维蛋白封闭剂混合bFGF，以达到缓释效果，从而促进鞘内肌腱愈合。Oryan等[20]在兔浅屈肌腱损伤后的第3、7、10天于损伤处皮下注射外源性重组bFGF，研究表明bFGF在肌腱损伤早期可减轻炎性反应，降低肌腱损伤处的水肿及粘连，改善肌腱的生物力学性能。

3.2 基因工程在损伤肌腱修复中bFGF的应用 近年来，随着基因工程和细胞工程的发展，bFGF在肌腱愈合方面的应用也有相应的进步。Tang等[8]通过将bFGF基因转染至鸡屈肌腱断端的肌腱细胞中，术后观察表明bFGF可增加肌腱愈合的强度，但不增加粘连。朱蓓等[21]通过腺相关病毒载体转导bFGF基因至肌腱能显著增加肌腱bFGF表达，且组织反应较轻，不会增加粘连。蔡弢艺等[22]将bFGF重组腺病毒载体转染到兔骨髓间充质干细胞后，通过培养可促进其向成纤维细胞分化，增加增殖活力，促进bFGF蛋白的表达。同时，随着细胞传代次数的增多，蛋白表达水平与空病毒组及对照组细胞差异性逐渐减小，此过程符合肌腱愈合的自然过程。因而可作为组织工程肌腱的种子细胞。但是，因bFGF在肌腱愈合的不同时段发挥不同的作用，如何调控基因表达的时限仍是难点。另外，目前基因转染主要通过腺病毒或腺相关病毒等，其在人体的安全性仍有待进一步验证。

3.3 bFGF在组织工程修复损伤肌腱过程中的应用随着组织工程及干细胞技术的发展，组织工程化肌腱修复肌腱缺损逐渐成为研究的热点。肌腱组织工程的核心是构建肌腱细胞系，因肌腱细胞在体外培养时增殖相对缓慢，而且经多次传代后甚至丧失了进入增殖期的能力，故选用增殖、分化能力活跃的细胞作为种子细胞是关键，干细胞因其具有分化全能性及自我更新能力而成为组织工程首选的种子细胞。目前肌腱组织工程常用的种子细胞主要有肌腱干细胞、间充质干细胞、骨髓干细胞、脂肪干细胞等[23-26]。有研究表明，bFGF能明显促进种子细胞在天然及人工合成基质材料上的黏附、诱导增殖分化，并促进支架材料的再血管化[27]。因此，可以选用bFGF作为必要的细胞因子诱导肌腱细胞分化，缩短细胞体外培养的时间，同时可以通过纳米技术将bFGF黏附于基质材料上，以延长其体内作用时间。Zhao等[28]利用结合有bFGF的电纺纤维膜治疗SD大鼠肩袖撕裂伤的研究表明，通过静电纺丝技术处理的结合有bFGF的乳酸-羟基乙酸共聚物电纺纤维膜可延长bFGF生物学活性达3周，同时可以起到对细胞的黏附和扩散作用。且生物相容性良好，从而为更好地利用bFGF提供了新的技术手段。

同时，由于肌腱损伤修复是一个由多种细胞因子调控的复杂过程，故利用多种细胞因子协同作用，促进肌腱愈合成为近年来研究热点。而生长因子主要以自由扩散的流动状态和结合到细胞外基质的隔离状态存在。Caliari等[29]通过研究发现，人体内生物分子的扩散损失较多，连续性地补充生物分子又较困难，而结合态的生物分子能更好地维持生物活性，且作用时间较长。因此，其探讨利用组织工程仿生支架的策略，将bFGF、SDF-1α、PDGF-BB、IGF-1、GDF-5这几种生长因子隔离附着在一个特殊的胶原纤维支架上，利用这种特殊方式体外培养马的肌腱细胞，通过实验观察肌腱细胞的增殖及表型的变化证实，该固定化策略能够通过胶原网络支架在保证bFGF等细胞因子生物学活性的前提下，持续促进肌腱细胞的增殖，而且通过各细胞因子对肌腱细胞的协同作用，对干细胞的增殖及分化起到更好的效果。

4 bFGF的应用前景及展望

肌腱损伤修复是一个由多种细胞因子调控的复杂过程，而多种细胞因子间的相互作用及促进肌腱愈合的作用机制、时相、浓度仍不十分清楚，因此需要进一步研究探讨。另外，如何通过技术手段，既保持各生长因子的生物学活性，又能使其对肌腱愈合起到协同作用是下一步研究的重点。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.12.017

:A

:1009-5519（2015）12-1806-03

2015-01-04）

山西省高校科技研究开发项目（20101149）。

张鹏（1986-），男，山西朔州人，硕士研究生，主要从事手足踝外科临床工作；E-mail：zp20403@126.com。

常文凯（E-mail：magic-hand@126.com）。