腱骨愈合的生物学研究进展

覃波，石杰，罗元发，扶世杰★

（1. 西南医科大学附属中医医院骨伤科，四川 泸州 ；2.西南医科大学附属中医医院骨伤疾病研究中心，四川 泸州 ；3.泸州市院士工作站，四川 泸州；4. 广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心西南医科大学附属中医医院临床基地，四川 泸州）

0 引言

近年来，随着社会经济水平的提高，运动、车祸等所致的运动损伤越来越常见，如肩袖损伤、膝关节韧带损伤等。该类损伤涉及纤维软骨层的撕裂；腱骨交界区的纤维软骨层血供差，导致腱骨结合失败率较高[1-2]。而腱骨愈合是决定手术成果与否的关键因素[3]，需获得腱-骨最大接触面积，保证充足的接触时间及接触程度，使外力影响最小化[4]。因此，寻求一种促进腱骨愈合的最佳方法成为当下运动医学领域的热点及难点。现将腱骨愈合的国内外研究进展，综述如下。

1 腱骨结合部

腱骨结合部，是指肌腱、韧带或关节囊与骨接触的结合部位，在肌肉骨骼系统中有着特定的有序结构及功能[5]。腱骨移行区由4层结构组成：骨组织、非钙化纤维软骨、钙化纤维软骨及肌腱纤维组织，其特征性结构为移行的纤维软骨带[6-7]。腱骨结合部在运动过程中起到传力装置及应力吸收装置的作用，有助于传导、缓冲应力，具有重要的解剖学意义[5]。

2 生长因子

诸多研究证实，生长因子有助于腱骨结合部早期存活，加快修复及愈合过程[8]。在腱骨愈合的早期，存在多种生长因子的特异性表达，包括：骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein, BMPs)、成纤维细胞生长因子(Basic fibroblast growth factor,bFGF)、转化生长因子 β(Transforming growth factor-β, TGF-β)等。

2.1 BMPs

BMPs属于TGF-β 超家族的一员，是对腱骨结合部的发育、再生有重要作用的细胞因子。研究[2,9]发现，BMPs有助于促进肌腱形成及腱骨结合部损伤修复，具有促进腱骨再生内在潜能的作用，其中BMP-2尤为重要，是软骨形成最有效的诱导物。Kwang等人[10]提出BMPs有助于骨-软骨发育和成熟，在体内诱导软骨形成和异位骨生长，进而促进和支持软骨形成和成骨；同时，采用胶原凝胶作为BMP-2的载体，置于术区止点，即腱骨结合部位，发现胶原凝胶-BMP2复合体可增加骨隧道与组织移植物之间的结合率，促进腱骨愈合。Jae等[11]将含BMP-2的凝胶置于腱骨结合部位，调节骨祖细胞的聚集和分化，诱导骨形成，结果表明BMP-2能干改善骨组织及肌腱组织形成过程，增加生物力学强度，促进腱骨愈合。此外，由于该部位较为薄弱，通过BMP-2刺激间充质干细胞，可以诱导人体外软骨形成，促进骨缺损修复及骨折愈合等[2,9]。

2.2 bFGF

FGF-2是腱骨愈合的内源性表达，在体内分布广泛且其促细胞增生能力较强，因此，在愈合过程中起着重要作用[12]。FGF-2在腱骨损伤修复的整个过程中呈高表达，进而促进新血管形成及成纤维细胞增殖；同时，FGF-2在腱骨愈合的作用可能是通过刺激TGF和BMP，使其也呈高度表达，进而增加间充质干细胞和蛋白胶原的含量[12]。Takuya等[13]研究证实，FGF-2可以刺激腱骨结合部位的生长，FGF 2-明胶水凝胶复合体置于肱骨大结节骨性结构处较为灵活，可以有效改善兔肩袖损伤在组织学及生物力学方面的情况，促进腱骨愈合。此外，有研究[14]将FGF与神经酰胺激活的蛋白磷酸酶（CaPP）结合，并负载于纤维蛋白凝胶上，用于增加腱骨结合部位的生物活性，进而促进腱骨愈合的过程，提高手术的成功率，结果显示，FGF及CaPP负载的纤维蛋白凝胶有助于加速细胞移植、增殖及相关基因、蛋白的的表达，并有助于改善其组织学情况。

2.3 TGF-β

TGF-β 能够调节细胞生长和分化，促进细胞纤维化，从而有助于腱骨愈合[15]。TGF在促进结缔组织生长、发育上有重要作用；针对肩袖损伤修复术后腱骨愈合部位纤维软骨形成，采用TGF-1结合羟基磷灰石内置于骨隧道及腱骨结合部位，在组织形态学及生物力学方面，有助于增强腱骨愈合的过程，促进骨与纤维软骨的形成并改善胶原组织[16]。David等[17]人提出TGF-3不同于TGF-1，TGF-3在促进组织再生的情况下，可以使愈合疤痕更少；在腱骨重建术后第4周发现TGF-3可以显著增加修复的生物力学强度，提高Ⅰ型胶原及Ⅲ型胶原的表达，进而加速愈合过程。然而，Kim等[18]提出尽管TGF-β 在愈合过程中至关重要，但在冈上肌止点采用外源性TGF-β 却很难促进腱骨界面形成，保证生物学结构正常的插入点。

3 干细胞移植

干细胞由骨髓大量生成，间充质干细胞（Mesenchymal stem cells, MSCs）往往通过髂棘穿刺获取，正由于其可以分化为骨、软骨、肌腱等，为临床治疗各种骨科疾病损伤提供了细胞来源[19]。干细胞有助于自我更新克隆生成，并有多向分化的能力，促进腱骨愈合[20]。MSCs可以分泌多种生长因子、细胞因子等，其有助于腱骨愈合的作用已经过诸多临床及动物实验所证实。Nuno等人[21]发现MSCs可以增加肌腱细胞在体外的存活率和细胞密度，刺激和促进腱骨愈合的速度；而静电纺丝支架作为一种MSCs载体，具有良好的生物相容性，对细胞的黏附和生长有重要意义。大量研究[22-23]采用各种形式，如PRP治疗术、低强度脉冲超声疗法等，旨在促进MSCs成熟、分化，进而提升细胞的活性，重建腱骨组织的生物力学特性，以促进腱骨愈合。

4 机械刺激

机械刺激可诱导腱骨结合部位新生血管形成并改善血供，刺激腱骨结合部位的新骨形成[24]。目前，临床以低强度脉冲超声刺激为主。低强度脉冲超声作用于局部，能够改善血液灌注、血管生成，刺激软骨生长、发育，促进成骨细胞的分化、增殖，是一种潜在的无创性治疗方法[23]。Robert等[25]也证实短时间内低强度的循环负荷对腱-骨界面的强度没有不利影响。Lu等[5]认为低强度脉冲超声刺激的作用在于促进成骨、软骨生成及血管再生；提出一天两次的低强度脉冲超声刺激治疗最为有效，有助于增加多种生长因子及细胞因子的表达，进而加速基质形成，促进血管再生及胶原沉积，最终达到促进腱骨愈合的作用。近年来，机械刺激的治疗时间、频率也不断得到研究，逐步深化。

5 修补支架

修补支架是由生物学材料和高分子合成材料或二者混合制成，一定程度上模仿细胞外基质结构和功能[26]。随着生物技术的发展，除前文所述，如明胶水凝胶、纤维蛋白凝胶及静电纺丝支架等，作为生长因子、细胞因子的载体，诸多修补支架技术随之涌现，提供了多样化选择。

有研究者[27]采用生物可降解胶原纳米纤维膜结合3D打印骨锚钉用于腱骨损伤重建术，结果表明二者结合是亲水的、稳定且生物相容较好的生物支架，可以为肌腱移植提供可持续的稳定性，其组织学显示在骨皮质上具有足够的生物相容性，促进骨生长，且无组织不良反应；同时在避免骨隧道扩大的情况下，增强了腱骨结合强度，有效地促进肌腱重建。上海交通大学[3]将将纤维蛋白凝胶结合骨形态发生蛋白（BMP）和重组骨异种移植物（RBX）进行比较，以评估它们对肌腱 - 骨界面愈合的影响，发现纤维蛋白凝胶-BMP的界面形成新的软骨，但新骨较薄，而RBX的界面具有大面积的软骨细胞样细胞，伴随骨形成和未成熟的新结构。RBX可以显著促进腱骨结合部位的骨生长，使其更为成熟，进而增加重建手术成功率。

6 小结

近年来，腱骨损伤的发病率逐渐增加，而腱骨愈合的时间较长，且愈合效果较差。尽管，组织工程技术的飞速发展为腱骨愈合的治疗策略提供了多样化的选择，如生长因子、间充质干细胞及修复支架等，但其具体作用机制尚未明确，且临床应用仍需改进。因此，寻求一种有效的方式促进腱骨愈合成为该领域的研究热点之一，有待进一步深入研究。