王藝欽 陽富春

廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院（南寧530021）

骨搬移技術(shù)，是遵循張力應(yīng)力法則利用活性骨塊搬移治療大段骨缺損的外科技術(shù)。由20 世紀50年代Ilizarov 發(fā)現(xiàn)并命名的Ilizarov 技術(shù)經(jīng)過三個階段的發(fā)展：環(huán)形外固定支架、牽張成骨、骨搬移，已經(jīng)越來越多地廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。隨著社會快速發(fā)展，高能量損傷導(dǎo)致的大段骨缺損病例越來越多，骨搬移在治療大段骨缺損方面被廣泛使用，能很大程度上避免了其他技術(shù)如自體骨移植、同種異體骨移植等的不足。骨搬移主要分3個階段：潛伏期、搬移期、固化期。潛伏期是截骨術(shù)后至搬移期開始前時期，一般為5～7 d。潛伏期的生物活性與骨折愈合初期相似，主要表現(xiàn)為血腫形成，骨折斷端的骨細胞、破損的骨膜和周圍細胞發(fā)生壞死，并釋放多種成骨因子。搬移期，利用外固定支架以恒定的速度（一般為1 mm/d）持續(xù)穩(wěn)定的牽張分離兩截骨端，在外界持續(xù)穩(wěn)定的機械牽張刺激下，骨搬移區(qū)的成骨性因子和成骨性細胞始終保持高水平和高活性狀態(tài)，持續(xù)刺激搬移區(qū)的骨質(zhì)再生。隨著搬移期的牽張延長，搬移區(qū)逐漸分為幾個區(qū)域，中央纖維區(qū)、編織骨區(qū)、小梁骨區(qū)和軟骨組織區(qū)[1]。搬移期結(jié)束后即進入到固化期，在固化期堅強固定的靜止條件下，搬移區(qū)的類骨質(zhì)轉(zhuǎn)化為礦化骨，搬移骨再生過程中合成分泌的高濃度代謝生長因子隨著骨骼重塑形成成熟皮質(zhì)和松質(zhì)骨而逐漸下降至正常水平。由于骨搬移技術(shù)從安裝支架開始到成功拆除支架，所需時間較長，故臨床治療期間會受到多種因素的干擾，影響搬移骨再生。本文簡要回顧了骨搬移技術(shù)目前的主要研究方向及臨床主要相關(guān)影響因素。

1 骨搬移促骨痂再生實驗研究

1.1 成骨因子研究顯示，骨搬移過程中，搬移區(qū)成骨因子水平明顯升高，在搬移過程中具有啟動和持續(xù)刺激骨再生的作用。其中被研究最多的成骨因子是骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（BMP2）[2]和轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGFβ1）[3-4]。BMP2和TGFβ1 均屬于轉(zhuǎn)化生長因子超家族成員，主要經(jīng)過Smads信號通路級聯(lián)作用，促進骨髓間充質(zhì)干細胞增殖分化為成骨細胞或成軟骨細胞，刺激成骨細胞分泌骨基質(zhì)參與成骨，對成骨過程具有啟動和刺激誘導(dǎo)作用。生長因子具有良好的促成骨作用，是當(dāng)前的研究熱門。主要方面有局部應(yīng)用BMP2[5]和TGFβ 1 促進搬移骨再生和BMP2和TGFβ1 基因治療[3，6]等。美國FDA 已批準BMP2 用于臨床骨折和椎體融合治療。我國也有BMP2的相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用于臨床，如骨優(yōu)導(dǎo)等。雖然BMP2 有良好的促進成骨作用，但有臨床病例報道其具有促進異位骨化[7]風(fēng)險。臨床應(yīng)用BMP2 出現(xiàn)異位骨化等風(fēng)險的高低與使用劑量濃度是否呈相關(guān)性仍需進一步研究證實。也可嘗試聯(lián)合應(yīng)用生長因子和其他促成骨方式如機械刺激等方式來綜合促進搬移骨再生。

1.2 富血小板血漿富血小板血漿是全血經(jīng)過離心沉淀后獲取的上層富含高濃度血小板的血漿。血小板與機體的凝血功能有關(guān)，也具有修復(fù)血管內(nèi)皮功能，此外，血小板是除了骨組織外內(nèi)含有TGFβ1 因子最高的組織[8]。在骨搬移區(qū)注射富血小板血漿，有助于血腫轉(zhuǎn)化為血凝塊，促進肉芽組織的形成，同時TGFβ1的作用下，促進間充質(zhì)細胞增殖分化為成骨細胞或成軟骨細胞，促進成骨。有研究結(jié)果顯示，自體富血小板血漿局部注射于骨搬移區(qū)，能夠促進骨搬移區(qū)的愈合[9]。臨床上自體富血小板血漿收集方便，具有明顯的安全性和一定的臨床應(yīng)用前景和實用價值[10-11]。但LATAlSKI[12]的臨床報告顯示，患者注射自體富血小板血漿后，24 h內(nèi)出現(xiàn)皮疹，伴有咽炎，扁桃體腫大，咽后部黏液膿性分泌物和眼瞼腫脹，使用雷氯他定等抗組胺藥物治療后，皮疹消失，皮內(nèi)試驗陽性（10 × 13 mm），研究者認為，雖然純自體富血小板血漿應(yīng)用于自身是安全的，但是由于目前制備方法多樣，導(dǎo)致有可能在制備過程中的干預(yù)會降低對自身使用的安全性。因此，在使用自體富血小板血漿用于治療前，應(yīng)規(guī)范化采集富血小板血漿的操作流程，避免其他來源物質(zhì)的影響；且應(yīng)常規(guī)進行皮試，以避免發(fā)生過敏性休克的可能。自體富血小板血漿取材方便、制備簡單及可吸收等特點使其在骨缺損修復(fù)方面擁有著廣闊的應(yīng)用前景。但是目前仍沒有規(guī)范統(tǒng)一的高效穩(wěn)定的制備方法，以減少因外界干預(yù)導(dǎo)致可能出現(xiàn)的不良反應(yīng)。另外，能否使用同種異體的富血小板血漿，這樣就能減少對患者的二次傷害。這些都是今后潛在研究方向。

1.3 細胞移植細胞移植主要包括干細胞移植和成骨細胞移植。移植干細胞來源主要有：骨髓間充質(zhì)干細胞、內(nèi)皮祖細胞、脂肪間充質(zhì)干細胞、牙髓干細胞等，移植的方式主要為搬移區(qū)局部注射干細胞懸液、植入生物支架或細胞膜片等，通過保持骨搬移區(qū)局部相關(guān)骨生成細胞的濃度，達到促進骨再生目的。

傳統(tǒng)的干細胞植入方法如局部注射干細胞懸液，由于去除了細胞外基質(zhì)成分，存在弱化或抑制干細胞分化成骨能力的可能性。細胞膜片組織工程技術(shù)是一種保存細胞外基質(zhì)的細胞處理方法，RANSOM 等[13]研究表明，搬移再生區(qū)域骨質(zhì)主要來源于骨骼中的干細胞，在骨搬移期間，骨組織干細胞通過粘著斑激酶（FAK）進行機械轉(zhuǎn)導(dǎo)激活基因調(diào)控程序，在骨搬移區(qū)中刺激骨再生。MA 等[14]在研究中，將實驗動物新西蘭兔分為兩組，實驗組為將骨髓間充質(zhì)干細胞膜片種植在羥基磷灰石表面形成種植體，植入兔脛骨搬移區(qū)內(nèi)，對照組為在兔脛骨搬移區(qū)內(nèi)局部注射骨髓間充質(zhì)干細胞懸液作為對照組，結(jié)果顯示實驗組的成骨效果比對照組明顯增多，提示細胞膜片技術(shù)比局部注射干細胞懸液具有更優(yōu)的成骨能力。盡管干細胞移植在促進搬移骨再生方面具有良好的效果，但是由于在臨床上干細胞提取相對困難，且價格昂貴，目前仍難以在臨床推廣應(yīng)用，故今后的研究方向應(yīng)集中在細胞移植方式的簡單化和廉價化，才真正有可能在臨床普及推廣。

1.4 低強度脈沖超聲低強度脈沖超聲（low intensity pulsed ultrasound，LIPUS）是一種聲壓波，具有無創(chuàng)性和機械刺激效應(yīng)。近年來，有實驗研究利用低強度脈沖超聲的機械能量，促進搬移骨再生與成熟的治療[15-16]，大部分研究結(jié)果提示應(yīng)用低強度脈沖超聲具有促成骨作用，且該技術(shù)操作簡單，易于在臨床推廣應(yīng)用，具有良好的臨床應(yīng)用前景。有許多實驗都描述了低強度脈沖超聲對骨折或骨搬移的愈合有促進作用，但均未能從微觀層面分析產(chǎn)生結(jié)果的原因。在此可以嘗試分析，低強度脈沖超聲具有固定的脈沖強度和脈沖頻率，以機械能量形式作用于骨折或骨缺損區(qū)，骨細胞主要通過腔隙小管系統(tǒng)的壓力變化來感知外界的機械信號，從而完成機械信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)破骨細胞的形成和活性[17]。與骨搬移技術(shù)通過牽張產(chǎn)生機械壓力相似，低強度脈沖超聲通過特定強度和頻率的脈沖產(chǎn)生機械壓力通過腔隙小管系統(tǒng)將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)到骨組織細胞，從而促進搬移骨再生。但也有實驗得出不同的結(jié)論，即低強度脈沖超聲并不能有效縮短搬移骨再生的時間[18-19]，故有待進一步更精細的實驗研究加以驗證其成骨原理，從更深層面揭示低強度脈沖超聲是否真正具有促成骨作用。

2 影響臨床搬移骨再生因素

2.1 患者體質(zhì)和營養(yǎng)狀態(tài)有研究表明，營養(yǎng)不良或腸道吸收不良的疾病，如厭食[20-21]和乳糜瀉[22]會嚴重影響骨骼健康，并對成骨不利。LUMPKIN等[23]將骨搬移鼠模型分為正常進食組（對照組）和腸內(nèi)營養(yǎng)組（實驗組），結(jié)果顯示對照組體重在固化期結(jié)束時才恢復(fù)至術(shù)前體重，而腸內(nèi)營養(yǎng)組在搬移期間體重就達到術(shù)前水平。放射學(xué)和組織學(xué)結(jié)果顯示，相同搬移時間的實驗組骨痂再生量比對照組高，且實驗組搬移區(qū)成骨細胞和破骨細胞均比對照組高，提示骨搬移術(shù)后良好的營養(yǎng)支持能有效促進搬移骨再生。而長期酗酒具有顯著的抑制骨再生功能[24]。BROWN 等[25]在研究中對比了單純骨搬移鼠和骨搬移并乙醇干預(yù)鼠的骨再生情況，結(jié)果表明乙醇干預(yù)鼠的骨再生量明顯比對照組低，提示乙醇暴露會影響搬移骨再生。此外，煙草中含有的尼古丁成分也對骨再生愈合產(chǎn)生抑制效果，包括搬移期和固化期的骨再生[19，26]。LI 等[27]研究顯示，尼古丁暴露上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子1α和血管內(nèi)皮生長因子VEGF的表達，增強血管生成，但抑制骨形態(tài)發(fā)生蛋白2BMP2的表達。結(jié)果表明，兔骨搬移治療中，尼古丁的血管增強效應(yīng)不能補償尼古丁對骨愈合的抑制效應(yīng)，總體結(jié)果是導(dǎo)致骨愈合能力下降。該研究顯示，尼古丁可促進血管VEGF 生成，卻抑制BMP2，從而導(dǎo)致最終骨愈合能力下降，在隨后的研究中如能揭示尼古丁抑制BMP2的促成骨作用，則有望為未來的臨床治療策略提供新的思路。

2.2 糖尿病及其治療藥物糖尿病是臨床上的常見病，并且廣泛影響機體的組織和器官的正常功能，而且糖尿病對骨折修復(fù)有顯著影響。CARlOS等[28]研究了在骨搬移過程中，Ⅱ型糖尿病可能對搬移骨再生有抑制作用。另外，Ⅱ型糖尿病的治療藥物羅格列酮也可能會對骨形成有進一步的抑制作用。STAGE 等[29]研究了羅格列酮對骨缺損修復(fù)模型和骨搬移修復(fù)模型的影響，結(jié)果表明羅格列酮通過抑制間充質(zhì)干細胞增殖分化和血管生成因子表達機制，對骨缺損修復(fù)模型和骨搬移修復(fù)模型的骨生成均產(chǎn)生抑制效果。DESMOND 等[30]研究顯示，二甲雙胍與成骨細胞結(jié)合，在成骨細胞中抑制細胞內(nèi)的活性氧種類產(chǎn)生并誘導(dǎo)單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）磷酸化/活化。這增加了一氧化氮合酶的活性和一氧化氮的產(chǎn)生，促進了成骨細胞的增殖。此外，活化的AMPK通過RUNT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2和小異二聚體伴侶的表達上調(diào)成骨細胞的分化和礦化，同時通過降低成骨細胞核因子-κB 配體的還原受體激活劑/骨保護素比率降低破骨細胞的募集和骨吸收活性，增強成骨作用。綜上所述，骨搬移治療修復(fù)骨缺損期間應(yīng)用羅格列酮可能對骨再生有抑制作用，而二甲雙胍治療則可能具有促進骨再生作用。

2.3 骨質(zhì)疏松及其治療藥物臨床上不乏老年患者或者骨質(zhì)疏松患者需要使用骨搬移技術(shù)治療大段骨缺損等骨科疾病，但是老年人或者骨質(zhì)疏松患者的骨再生能力較正常成年人的骨再生能下低下，所以以正常骨搬移速度進行搬移牽拉，容易導(dǎo)致骨質(zhì)生長緩慢或骨再生停止[31]。臨床上往往需要對這類患者的術(shù)前血清鈣濃度進行檢測和對術(shù)后骨搬移速度進行個體化的調(diào)整，以達到相適應(yīng)的搬移速度。但目前由于缺乏相應(yīng)的診斷標準來確定個體化的搬移速度，而只能依靠臨床醫(yī)生的經(jīng)驗進行調(diào)整，而搬移速度過快或者過慢均容易導(dǎo)致早期固結(jié)或者骨質(zhì)不生長情況發(fā)生，影響后續(xù)的治療。

臨床上治療骨質(zhì)疏松藥主要有雙磷酸鹽、雌激素及其受體調(diào)節(jié)劑、降鈣素等抗骨吸收藥和甲狀旁腺激素等促骨形成藥物。其中雙膦酸鹽和甲狀旁腺激素是臨床上運用最多的抗骨質(zhì)疏松藥物。甲狀旁腺激素是依賴于機體內(nèi)維生素D和鈣含量發(fā)揮促進骨生成和礦化的生物活性物質(zhì)，目前也已被批準用于臨床治療骨質(zhì)疏松的代謝性藥物[32]。臨床上不乏患骨質(zhì)疏松患者需使用骨搬移技術(shù)進行治療骨缺損等外科疾病[33]。對于是否在此類患者身上應(yīng)用甲狀旁腺激素能有效促進骨質(zhì)疏松患者的搬移骨再生愈合，WAGNER 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，在搬移期開始，每日給予甲狀旁腺激素類似物特立帕肽0.2 μg 皮下注射，連續(xù)使用8周，骨密度結(jié)果顯示，實驗組比空白對照組的固化期骨質(zhì)再生明顯增加。但MILSTREY 等[35]研究不同劑量（10、40、200 μg/kg）甲狀旁腺激素對骨折骨質(zhì)再生的影響時發(fā)現(xiàn)，甲狀旁腺激素劑量依賴性地刺激骨折早期骨痂形成，但骨的生物力學(xué)剛度并未呈劑量依賴性增加，相反，在體外實驗中，200 μg/kg甲狀旁腺激素處理組的礦化骨痂反而減少，考慮高劑量甲狀旁腺激素對骨有代謝分解作用。目前關(guān)于甲狀腺激素促進骨再生的研究結(jié)果基本呈現(xiàn)促成骨作用，但具體作用機制未明確，有待后續(xù)研究跟進，明確甲狀旁腺激素的信號通路網(wǎng)絡(luò)及與其他成骨活性分子間相互作用后，將有可能成為臨床上取代或協(xié)同BMP2 用于促進搬移骨再生的生物活性物質(zhì)。

雙膦酸鹽能特異性與骨質(zhì)中的羥膦灰石結(jié)合，抑制破骨細胞活性，從而抑制骨質(zhì)吸收，也是臨床上常用的抗骨質(zhì)疏松藥物。有實驗表明雙膦酸鹽能有效促進動物模型中局部肢體骨礦物密度的改善和再生強度。PATRICK 等[36]的臨床對比研究顯示，骨搬移聯(lián)合雙膦酸鹽治療組比單純骨搬移組的骨密度高，提示骨搬移治療期間聯(lián)合使用雙膦酸鹽能有效促進搬移骨再生，縮短治療時間。

2.4 骨搬移期間的處理在搬移期和固化期，患者適當(dāng)?shù)幕顒雍拓撝貙Π嵋乒窃偕墒炀哂兄匾饔肹1]。搬移截骨術(shù)后使用抗生素，對于搬移骨再生無抑制作用[37]。非甾體抗炎藥是否對搬移骨再生有促進或者抑制影響仍未明確[38-39]。然而，在血清中具有較短半衰期的藥物，例如布洛芬，短期使用中等劑量的情況下，對成骨作用和骨的愈合并無抑制作用。但也有研究顯示，吲哚美辛似乎與其他的非甾體類抗炎藥不同，吲哚美辛具有抑制成骨作用[40-41]。有實驗顯示，預(yù)防性使用抗凝劑利伐沙班和依諾肝素預(yù)防骨科手術(shù)的血栓栓塞，對骨再生愈合無影響[42]。惡性骨腫瘤的術(shù)后化療對骨愈合是否有影響，目前仍未有大規(guī)模動物或臨床試驗探究驗證，但有研究顯示，術(shù)后化療對骨搬移成骨無明顯促進或者抑制作用[43]，但具體結(jié)論還需更深入研究探索。

3 進展及展望

隨著對骨搬移技術(shù)研究的深入，越來越多具有促進搬移骨再生潛力的治療方法被人們發(fā)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合使用上述方法也許會達到更好效果[44]，更能有效促進骨再生，縮短骨痂愈合的時間，具體實施還需有待更進一步的研究。在臨床上，患者營養(yǎng)狀態(tài)、系統(tǒng)性疾病如糖尿病和骨質(zhì)疏松、藥物的使用通常會影響再生骨的質(zhì)量[25]，而如何對這些患者進行個體化糾正方案和監(jiān)控以達到最優(yōu)化治療就成了臨床醫(yī)生最關(guān)注的方面。在需要時或可通過注射富血小板血漿、成骨因子（BMP2 等）或聯(lián)合應(yīng)用雙磷酸鹽和甲狀旁腺激素來促進骨再生，達到輔助骨搬移技術(shù)治療大段骨缺損的治療目的。