肩袖損傷術后腱骨愈合的生物學治療研究進展

韓雷　　胡云根　　方偉利　　傅華君

[摘要] 肩袖損傷是導致肩關節疼痛和功能障礙的常見原因。隨著微創技術的發展，肩關節鏡下肩袖修復手術可獲得良好的臨床療效，但術后腱骨結合部難以形成與正常腱骨相同的組織結構，因此肩袖再次撕裂的發生率依然較高。通過不同方法來促進腱骨界面形成近似生理性界面，并且具有相同的生物學強度，一直是運動醫學的研究熱點。本文就近年來國內外通過生物學技術來促進肩袖損傷術后腱骨界面的愈合的研究進展進行綜述。

[關鍵詞] 肩關節;肩袖;腱骨愈合;生物學;綜述

[中圖分類號] R685? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 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

肩袖損傷是引起肩關節疼痛、活動受限的常見原因[1]。隨著微創技術的發展，肩關節鏡下肩袖修復手術可獲得良好臨床療效，但術后仍有13%～94%再撕裂率[2～4]。手術治療的結果為反應性瘢痕形成，而不是正常解剖結構的生物學修復、形成正常的腱骨止點。隨著現代生物學的發展，新的修復材料為促進腱骨愈合提供思路和方法。但腱-骨界面愈合仍然是臨床上的難題，牢固的腱-骨界面愈合是術后發揮其生理功能的先決條件[5]。在肩袖損傷修復的基礎上，通過生物學方法促進腱骨愈合，使腱骨界面恢復至自然韌帶止點的生物力學強度，是目前運動醫學領域的研究熱點[6～8]。筆者就生物學方法優化腱骨愈合最新進展做一綜述。

1 生長因子類物質

腱骨愈合常包含三個時期：炎癥滲出，纖維增生和重塑改造，各種生長因子在腱骨愈合不同時期的細胞增殖、分化和血管形成中通過特定的調控機制來影響其愈合過程，發揮不同的作用[9]。既往研究表明將外源性生長因子通過有效的方式，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、組織轉化生長因子-β、血管內皮生長因子、堿性成纖維細胞生長因子、胰島素樣生長因子等[10～14]。國內外學者已通過大量動物實驗證實各種生長因子能夠促進膠原合成，從而加速腱骨愈合的進程。但生長因子半衰期較短，不同的載體對生長因子的釋放率有較大影響，因此需選擇合適的載體來控制釋放速度。并且目前上述各種生長因子類物質的使用仍多停留在實驗階段，且單個生長因子療效有限，需多個生長因子共同作用，通過何種方式將生長因子植入腱骨界面以獲得最佳效果以及各種生長因子間的相互作用、最佳的應用環境尚待研究。

2 血小板的血漿（platelet-rich plasma，PRP）

PRP是自體全血濃縮后的提取物，其含有大量的生長因子，目前國內外已報道大量的將其用于修復肩袖損傷的基礎、臨床及系統評價研究[15]。Barber[16]將PRP吸附到納米纖維片后，植入大鼠肩袖修復模型，結果發現在肩袖修復處產生正常排列的膠原束和肩袖結構。Sengodan等[17]通過在超聲引導下局部使用PRP治療肩袖損傷20例患者，3個月的隨訪結果顯示，肩關節功能獲得不同程度改善，17例患者肩關節疼痛明顯減輕。但由于PRP種類、生長因子濃度等均不同，因此各研究結果差異較大，并發現不同濃度的PRP在促進細胞的增殖分化差異明顯，需對所使用PRP的最適濃度的來展開研究。PRP促進腱骨愈合的機制在于血小板釋放的大量高濃度的細胞生長因子，并在腱骨愈合早期始動反應中可發揮重要作用[18～20]。同時PRP具有取材方便，制備簡單，安全可靠等優勢，因此在運動醫學中具有廣闊的應用前景。

3 基因治療

轉基因治療又稱基因拼接技術，分為體外和體內技術。前者是指在體外將表達生長因子的基因片段導入目標細胞，并在目標細胞內持續緩釋生長因子的基因，然后把攜帶這些基因的細胞移植至腱骨界面，保證生長因子蛋白被持續表達，從而促進腱骨愈合。體內技術以病毒作為載體，將基因直接轉移到腱骨界面，但此技術通過載體感染局部組織，因此周圍組織存在感染的風險。基質金屬蛋白酶屬于鋅依賴蛋白酶家族，其作用為降解細胞外基質成分。研究發現在動物肩袖損傷后基質金屬蛋白酶水平可顯著提高，抑制基質金屬蛋白酶可促進腱骨界面修復[20，21]。隨著精準醫學的發展，篩選出準確的基質金屬蛋白酶抑制劑是該基因治療促進腱骨愈合的研究方向。Atesok等[22]通過觀察對肩袖破裂處成骨因子骨降鈣素表達的變化，在局部注射降鈣素基因相關肽后，結果發現肩袖損傷處的骨鈣素表達明顯上升，并可促進腱骨結合部新生骨的形成。雖然基因治療在早期腱骨愈合應用日益增多，但在臨床上并未廣泛使用，其安全性有待進一步確定。

4 干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）

大量實驗研究證明，間充質干細胞（MSCs）具有多向分化的能力，能誘導骨、軟骨、肌腱、韌帶等多種組織細胞[23]。近年來MSCs逐漸被應用在腱骨愈合領域。Chen等[24]收集骨髓間充質干細胞條件培養液，通過組織學、放射學和生物力學方法，發現骨髓間充質干細胞可促進大鼠肩袖的腱骨愈合。Voss等[25]在關節鏡術中使用肱骨頭穿刺技術來獲取骨髓間充質干細胞，并穿過肌腱插入點，爬入待修復的肩袖組織，促進腱骨愈合。該方法可獲得大量的骨髓間充質干細胞，具有較好的可重復性，并且取材無需增加額外創傷，是目前促進肩袖損傷腱骨修復的常用方式。近年來肌腱干細胞在肌腱損傷修復再生領域研究逐漸興起。因肌腱干細胞本身來源于肌腱，并且增殖能力比骨髓間充質干細胞更快，理論上肌腱干細胞比骨傷間充質干細胞更能促進腱骨愈合。雖然肌腱干細胞目前的作用機制尚未明確，推測可能在修復腱骨愈合的過程中，通過細胞增殖分化途徑發揮作用。盡管在干細胞在組織工程化肌腱的構建中有較為廣泛的應用潛力，但目前的干細胞處理技術限制其在臨床實踐中的應用。

5 生物學支架

生物學支架根據其降解程度分為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勞以及碎屑磨損，誘發關節炎或滑膜炎。可降解型支架表面覆蓋各種生物活性因子，并且具有良好的生物相容性、可塑性，可對細胞觸發降解、重塑敏感以及傳遞生物信息[26，27]。在肩袖損傷中使用的生物學支架主要是豬真皮膠原和豬小腸黏膜下層。Uezono等[28]以脫細胞基質為生物支架來修復肩袖損傷，結果發現該支架具有誘導腱骨界面細胞增殖及血管的生成。理論上小腸黏膜下層經脫細胞等處理后，包含多種生長因子的細胞外基質類材料。但通過實驗研究結果顯示，小腸黏膜下層修補膜在肩袖損傷的修復中作用效果并不滿意[29]。近年來肩袖損傷修復材料越來越多選擇使用生物學支架，但Aurora等[30]通過比較目前常用的豬真皮膠原和豬小腸黏膜下層與犬的岡下肌肌腱的彈性模量，結果顯示，這兩種支架的彈性模量均差于犬肌腱，提示生物支架在使用過程中不能夠承受過多的載荷。理想的生物支架應可在體內逐步降解，并誘導宿主細胞滲入，同時也可攜載種子細胞和生長因子，實現多種途徑對肩袖腱骨愈合的調控。雖然目前生物支架已經顯示具有很好的治療潛能，但其在體內降解速率及誘導細胞能力尚未明確，并且臨床上還缺少使用這些生物支架的大樣本報道和長期的隨訪結果，因此需要后期大樣本及長期隨訪的研究數據來進一步完善。

6 生物補片

生物材料補片根據其來源可分為自體組織、同種異體、異種移植物等。自體組織移植類補片生物相容性好，引起機體排異反應發生率較少，缺點在于取材時會帶來二次創傷，影響肩關節穩定性[31]。Sano等[32]將肱二頭肌長頭腱作為肩袖補片固定于岡上肌的腱骨兩端，通過1年以上的隨訪顯示所有肩袖損傷均獲愈合，無一例出現感染等不良反應。同種異體補片常來源于髕腱、跟腱及股四頭肌肌腱等[31]。該類補片雖取材方便，術后肩關節功能及肌力可明顯改善，但力學穩定性較差。此外，異體組織材料容易產生機體免疫反應，引起術后排異反應或感染[33]。異種移植物類補片在肩袖修補術中具有良好的力學強度及生物相容性，并且生物降解緩慢及免疫原性低，已經在促進肌腱的腱骨界面再生中逐漸應用[34，35]。目前生物補片研究大多集中在生物力學、相容性及降解性方面，如何獲得與載體高度相仿的生物相容性及生物力學強度，且有利于逐步被新生組織替代的生物補片仍是下一步研究方向。

7 小結

隨著生物學研究的快速發展，新的生物學技術合理應用是促進肩袖腱骨愈合的前提。各種治療方式優缺點各異，多種策略聯合應用可能是以后主要的使用方式。總之，肩袖損傷術后腱骨界面愈合過程復雜，通過生物學方法促進腱骨愈合雖然研究眾多，但在這些方法成為如要成為臨床治療標準，則必須采用嚴格的臨床前轉化和臨床試驗的研究，在安全性和有效性經過不斷驗證后方能實施。今后隨著生長因子、種子細胞、基因治療等技術的提升，運用生物學方法促進腱骨愈合，會在臨床應用中發揮更大的作用。

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（收稿日期：2021-03-04）