肩袖损伤术后腱骨愈合的生物学治疗研究进展

韩雷　　胡云根　　方伟利　　傅华君

[摘要] 肩袖损伤是导致肩关节疼痛和功能障碍的常见原因。随着微创技术的发展，肩关节镜下肩袖修复手术可获得良好的临床疗效，但术后腱骨结合部难以形成与正常腱骨相同的组织结构，因此肩袖再次撕裂的发生率依然较高。通过不同方法来促进腱骨界面形成近似生理性界面，并且具有相同的生物学强度，一直是运动医学的研究热点。本文就近年来国内外通过生物学技术来促进肩袖损伤术后腱骨界面的愈合的研究进展进行综述。

[关键词] 肩关节;肩袖;腱骨愈合;生物学;综述

[中图分类号] R685          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-9701（2022）17-0221-04

Research progress in biological therapy of postoperative tendon-bone healing after rotator cuff injury

HAN Lei   HU Yungen   FANG Weili   FU Huajun

Department of Orthopedics， Jiangnan Hospital Affiliated to Zhejiang University of Traditional Chinese Medicine， Xiaoshan Hospital of Traditional Chinese Medicine， Hangzhou 311201，China

[Abstract] Rotator cuff injuries can lead to shoulder joint pain and dysfunction. With the development of minimally invasive techniques， shoulder arthroscopic rotator cuff repair can achieve good clinical results. However， the recurrence rate of rotator cuff tear is still high because of the difficulty of the damaged repair site in histologically forming the same tissue structure as a normal attachment. The tendon-bone healing？is the key factor to determine the success or failure of rotator cuff repair. How to promote the connection of tendon and bone interface and the formation of approximate physiological attachment have become the common goals of many researchers. In recent years， it has become a hotspot to promote the healing of tendon-bone interface by biological techniques at home and abroad. This paper reviews the research progress of biological repair of tendon-bone.

[Key words] Shoulder joint; Rotator cuff; Tendon-bone healing; Biology; Review

肩袖損伤是引起肩关节疼痛、活动受限的常见原因[1]。随着微创技术的发展，肩关节镜下肩袖修复手术可获得良好临床疗效，但术后仍有13%～94%再撕裂率[2～4]。手术治疗的结果为反应性瘢痕形成，而不是正常解剖结构的生物学修复、形成正常的腱骨止点。随着现代生物学的发展，新的修复材料为促进腱骨愈合提供思路和方法。但腱-骨界面愈合仍然是临床上的难题，牢固的腱-骨界面愈合是术后发挥其生理功能的先决条件[5]。在肩袖损伤修复的基础上，通过生物学方法促进腱骨愈合，使腱骨界面恢复至自然韧带止点的生物力学强度，是目前运动医学领域的研究热点[6～8]。笔者就生物学方法优化腱骨愈合最新进展做一综述。

1 生长因子类物质

腱骨愈合常包含三个时期：炎症渗出，纤维增生和重塑改造，各种生长因子在腱骨愈合不同时期的细胞增殖、分化和血管形成中通过特定的调控机制来影响其愈合过程，发挥不同的作用[9]。既往研究表明将外源性生长因子通过有效的方式，植入在腱骨界面，可有效加速腱骨界面的愈合。包括骨形成蛋白、血小板衍生因子、组织转化生长因子-β、血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子等[10～14]。国内外学者已通过大量动物实验证实各种生长因子能够促进胶原合成，从而加速腱骨愈合的进程。但生长因子半衰期较短，不同的载体对生长因子的释放率有较大影响，因此需选择合适的载体来控制释放速度。并且目前上述各种生长因子类物质的使用仍多停留在实验阶段，且单个生长因子疗效有限，需多个生长因子共同作用，通过何种方式将生长因子植入腱骨界面以获得最佳效果以及各种生长因子间的相互作用、最佳的应用环境尚待研究。

2 血小板的血浆（platelet-rich plasma，PRP）

PRP是自体全血浓缩后的提取物，其含有大量的生长因子，目前国内外已报道大量的将其用于修复肩袖损伤的基础、临床及系统评价研究[15]。Barber[16]将PRP吸附到纳米纤维片后，植入大鼠肩袖修复模型，结果发现在肩袖修复处产生正常排列的胶原束和肩袖结构。Sengodan等[17]通过在超声引导下局部使用PRP治疗肩袖损伤20例患者，3个月的随访结果显示，肩关节功能获得不同程度改善，17例患者肩关节疼痛明显减轻。但由于PRP种类、生长因子浓度等均不同，因此各研究结果差异较大，并发现不同浓度的PRP在促进细胞的增殖分化差异明显，需对所使用PRP的最适浓度的来展开研究。PRP促进腱骨愈合的机制在于血小板释放的大量高浓度的细胞生长因子，并在腱骨愈合早期始动反应中可发挥重要作用[18～20]。同时PRP具有取材方便，制备简单，安全可靠等优势，因此在运动医学中具有广阔的应用前景。

3 基因治疗

转基因治疗又称基因拼接技术，分为体外和体内技术。前者是指在体外将表达生长因子的基因片段导入目标细胞，并在目标细胞内持续缓释生长因子的基因，然后把携带这些基因的细胞移植至腱骨界面，保证生长因子蛋白被持续表达，从而促进腱骨愈合。体内技术以病毒作为载体，将基因直接转移到腱骨界面，但此技术通过载体感染局部组织，因此周围组织存在感染的风险。基质金属蛋白酶属于锌依赖蛋白酶家族，其作用为降解细胞外基质成分。研究发现在动物肩袖损伤后基质金属蛋白酶水平可显著提高，抑制基质金属蛋白酶可促进腱骨界面修复[20，21]。随着精准医学的发展，筛选出准确的基质金属蛋白酶抑制剂是该基因治疗促进腱骨愈合的研究方向。Atesok等[22]通过观察对肩袖破裂处成骨因子骨降钙素表达的变化，在局部注射降钙素基因相关肽后，结果发现肩袖损伤处的骨钙素表达明显上升，并可促进腱骨结合部新生骨的形成。虽然基因治疗在早期腱骨愈合应用日益增多，但在临床上并未广泛使用，其安全性有待进一步确定。

4 干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）

大量实验研究证明，间充质干细胞（MSCs）具有多向分化的能力，能诱导骨、软骨、肌腱、韧带等多种组织细胞[23]。近年来MSCs逐渐被应用在腱骨愈合领域。Chen等[24]收集骨髓间充质干细胞条件培养液，通过组织学、放射学和生物力学方法，发现骨髓间充质干细胞可促进大鼠肩袖的腱骨愈合。Voss等[25]在关节镜术中使用肱骨头穿刺技术来获取骨髓间充质干细胞，并穿过肌腱插入点，爬入待修复的肩袖组织，促进腱骨愈合。该方法可获得大量的骨髓间充质干细胞，具有较好的可重复性，并且取材无需增加额外创伤，是目前促进肩袖损伤腱骨修复的常用方式。近年来肌腱干细胞在肌腱损伤修复再生领域研究逐渐兴起。因肌腱干细胞本身来源于肌腱，并且增殖能力比骨髓间充质干细胞更快，理论上肌腱干细胞比骨伤间充质干细胞更能促进腱骨愈合。虽然肌腱干细胞目前的作用机制尚未明确，推测可能在修复腱骨愈合的过程中，通过细胞增殖分化途径发挥作用。尽管在干细胞在组织工程化肌腱的构建中有较为广泛的应用潜力，但目前的干细胞处理技术限制其在临床实践中的应用。

5 生物学支架

生物学支架根据其降解程度分为可降解型和非降解型，非可降解型支架的生物特性在后期可造成疲劳以及碎屑磨损，诱发关节炎或滑膜炎。可降解型支架表面覆盖各种生物活性因子，并且具有良好的生物相容性、可塑性，可对细胞触发降解、重塑敏感以及传递生物信息[26，27]。在肩袖损伤中使用的生物学支架主要是猪真皮胶原和猪小肠黏膜下层。Uezono等[28]以脱细胞基质为生物支架来修复肩袖损伤，结果发现该支架具有诱导腱骨界面细胞增殖及血管的生成。理论上小肠黏膜下层经脱细胞等处理后，包含多种生长因子的细胞外基质类材料。但通过实验研究结果显示，小肠黏膜下层修补膜在肩袖损伤的修复中作用效果并不满意[29]。近年来肩袖损伤修复材料越来越多选择使用生物学支架，但Aurora等[30]通过比较目前常用的猪真皮胶原和猪小肠黏膜下层与犬的冈下肌肌腱的弹性模量，结果显示，这两种支架的弹性模量均差于犬肌腱，提示生物支架在使用过程中不能够承受过多的载荷。理想的生物支架应可在体内逐步降解，并诱导宿主细胞渗入，同时也可携载种子细胞和生长因子，实现多种途径对肩袖腱骨愈合的调控。虽然目前生物支架已经显示具有很好的治疗潜能，但其在体内降解速率及诱导细胞能力尚未明确，并且临床上还缺少使用这些生物支架的大样本报道和长期的随访结果，因此需要后期大样本及长期随访的研究数据来进一步完善。

6 生物补片

生物材料补片根据其来源可分为自体组织、同种异体、异种移植物等。自体组织移植类补片生物相容性好，引起機体排异反应发生率较少，缺点在于取材时会带来二次创伤，影响肩关节稳定性[31]。Sano等[32]将肱二头肌长头腱作为肩袖补片固定于冈上肌的腱骨两端，通过1年以上的随访显示所有肩袖损伤均获愈合，无一例出现感染等不良反应。同种异体补片常来源于髌腱、跟腱及股四头肌肌腱等[31]。该类补片虽取材方便，术后肩关节功能及肌力可明显改善，但力学稳定性较差。此外，异体组织材料容易产生机体免疫反应，引起术后排异反应或感染[33]。异种移植物类补片在肩袖修补术中具有良好的力学强度及生物相容性，并且生物降解缓慢及免疫原性低，已经在促进肌腱的腱骨界面再生中逐渐应用[34，35]。目前生物补片研究大多集中在生物力学、相容性及降解性方面，如何获得与载体高度相仿的生物相容性及生物力学强度，且有利于逐步被新生组织替代的生物补片仍是下一步研究方向。

7 小结

随着生物学研究的快速发展，新的生物学技术合理应用是促进肩袖腱骨愈合的前提。各种治疗方式优缺点各异，多种策略联合应用可能是以后主要的使用方式。总之，肩袖损伤术后腱骨界面愈合过程复杂，通过生物学方法促进腱骨愈合虽然研究众多，但在这些方法成为如要成为临床治疗标准，则必须采用严格的临床前转化和临床试验的研究，在安全性和有效性经过不断验证后方能实施。今后随着生长因子、种子细胞、基因治疗等技术的提升，运用生物学方法促进腱骨愈合，会在临床应用中发挥更大的作用。

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（收稿日期：2021-03-04）