盧錫欽,田軍

(1.哈爾濱醫(yī)科大學，哈爾濱 150000； 2.哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院骨外九科，哈爾濱 150000)

20世紀50年代，Ilizarov[1]發(fā)現，向同一方向持續(xù)緩慢牽拉骨、神經、肌肉、血管的過程能夠刺激上述組織的再生，并將該現象稱為“張力-應力法則”，并在該基礎上發(fā)展成Ilizarov技術。隨后的動物實驗證實，穩(wěn)定緩慢應力牽拉區(qū)域的血管網會出現再生狀態(tài)，加快創(chuàng)面的愈合[2-3]。Barker等[4]的臨床實踐證實，牽拉可促進骨折不愈合患者的骨骼、神經、血管和肌肉的生長。因此，Ilizarov技術被廣泛應用于臨床，如在創(chuàng)傷骨科、矯形骨科、肢體延伸方面均有不錯的效果。20世紀90年代，Ilizarov技術開始在中國應用，潘少川等[5]應用Ilizarov技術成功治療了17例脛骨假關節(jié)和骨缺損患者。秦泗河[7]進一步完善了脛骨橫向骨搬移技術，不僅實現了骨的再生，還實現了血管、神經的再生。曲龍[6]提出，將Ilizarov技術用于下肢缺血性疾病，并在Ilizarov技術器械基礎上，改良研發(fā)了手術器械，設計了手術方案。骨搬移微血管網再生技術在借鑒骨搬移技術的基礎上產生[8]。目前脛骨橫向骨搬移技術受到越來越多的關注，臨床應用范圍逐漸擴大?，F就脛骨橫向骨搬移技術機制及臨床應用進展予以綜述。

1 脛骨橫向骨搬移的機制

1.1骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone mophorgenetic protein，BMP)促使骨的再生 脛骨橫向骨搬移將牽拉區(qū)域的緩慢持續(xù)應力轉變?yōu)樯镄盘?，促使了牽拉區(qū)域骨組織的再生，達到修復目的。Rauch等[3]在兔的脛骨截骨搬移過程中發(fā)現，搬移牽拉區(qū)域的BMP-2、BMP-4和BMP-7均高表達。BMP可以通過Smad分子介導后作用于Runx2，Runx2介導阻斷肌源性分化，并誘導C2C12多能間充質前體細胞向成骨細胞分化，進而促進牽拉區(qū)域骨的再生[9]。此外，轉錄因子Runa2和骨的分化及骨骼的塑形有重要關系，且BMP-2可大幅度增強其表達[10]。

BMP-2主要通過Smads/Runx2和Smads/Msx2兩個信號通路傳導[11-12]。BMP-2與成骨細胞膜上的BMP-2受體(即絲氨酸/蘇氨酸激酶受體)結合，使細胞內的Smad1、Smad5、Smad8磷酸化，并與Smad4形成smad復合物，進而調節(jié)靶基因的轉錄，使Runx2、Sox9等因子表達上調，其中Smad復合物通過結合Runx2的C端和核基質傳導信號的結合域增強Runx2的表達，Smad復合物可使Sox9因子磷酸化，進而降低叉頭框蛋白O1的活性，而叉頭框蛋白O1的活性與細胞增殖呈負相關，Smad復合物還可以直接和DNA結合，激活成骨細胞活性[13-14]。以增強成骨細胞的功能、活性，進而促使骨組織再生。BMP-4可通過核糖體蛋白S6激酶刺激成骨細胞合成血管內皮生長因子[15]。而血管內皮生長因子是一種促進血管發(fā)生的因子，能夠促使牽拉區(qū)域的血管再生。BMP-4還可以調節(jié)M2型巨噬細胞極化，改善炎癥微環(huán)境，分泌BMP-2[16]。BMP-7能夠調節(jié)胰島素分泌并改善胰島素敏感性，進而降低機體血糖水平，但具體機制尚需進一步研究[17]。根據脛骨橫向骨搬移術后BMP的表達制訂術后脛骨橫向骨搬移方案，除主要的促使骨組織再生能力外，BMP還有一定的促血管再生及調節(jié)血糖作用，目前關于脛骨橫向骨搬移技術機制的基礎研究較少，其機制仍需要更多的基礎實驗的進一步明確。

1.2骨髓源干細胞促使創(chuàng)面修復 間充質干細胞、造血干細胞、內皮干細胞等骨髓源干細胞可以遷移到機體損傷部位并發(fā)揮作用，其生物學行為調節(jié)通路有磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和促分裂原活化的蛋白激酶等[18]。有研究表明，脛骨橫向骨搬移術后趨化因子基質細胞衍生因子1、CXC趨化因子受體4、骨髓源干細胞水平較術前明顯升高[19]，可見脛骨橫向骨搬移期間，牽拉區(qū)域的力學刺激使骨髓源干細胞向潰瘍創(chuàng)面遷移，并調控其分化，表明牽拉區(qū)域內的骨髓源干細胞成活躍狀態(tài)。

研究發(fā)現，骨髓源干細胞主要機制是通過基質細胞衍生因子1/CXC趨化因子受體4信號上調激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路，活化的蛋白激酶B首先磷酸化促凋亡蛋白的Ser136殘基，使其與B細胞淋巴瘤-2結合降低，進而抑制細胞凋亡；此外，活化的蛋白激酶B激活糖原合成酶激酶3，參與細胞的增殖、分化和血糖調控[20]?；罨牡鞍准っ窧還可以使叉頭框蛋白O1磷酸化，無法和DNA結合，在此期間B細胞淋巴瘤-2/B細胞淋巴瘤-2相關X蛋白比值上調，表明細胞的抗凋亡能力增強，有助于創(chuàng)面的修復[21]。同時，間充質干細胞還是一種機體內多能干細胞。骨髓間充質干細胞可減少1型樹突狀細胞分泌腫瘤壞死因子-α，增加成熟的2型樹突狀細胞分泌白細胞介素(interleukin，IL)-10，使幼稚效應性T細胞減少γ干擾素的分泌，增加IL-4的分泌[22]。骨髓間充質干細胞還具有高度自發(fā)的殺菌活性，可分泌可溶性因子，能夠抑制金黃色葡萄球菌細胞膜的形成，這種殺菌能力可抑制局部炎癥，有利于創(chuàng)面恢復[23-24]。另有研究表明，骨髓間充質干細胞可以分泌血小板衍生生長因子B和成纖維細胞生長因子2及血管內皮生長因子等，其可以通過激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B或黏著斑激酶/胞外信號調節(jié)激酶1/2信號通路增強各種皮膚細胞的增殖和遷移能力[25]。由此可見，骨髓源干細胞不僅在創(chuàng)面修復過程中發(fā)揮重要作用，還對局部微環(huán)境有一定的抗炎能力。

1.3重建巨噬細胞的極化平衡 巨噬細胞在不同的條件下可以極化成不同的類型，包括M1型巨噬細胞和M2型巨噬細胞[26]。M1型巨噬細胞具有很強的微生物殺傷力，但易破壞自身組織；M2型巨噬細胞又稱替代性活化巨噬細胞，與機體的組織重塑、血管生成有密切聯(lián)系[27]。在糖尿病足潰瘍創(chuàng)面上，巨噬細胞趨向于M1型極化，而M1型巨噬細胞數量和比例增多導致創(chuàng)面愈合困難[28]。高偉等[29]發(fā)現，實施脛骨橫向骨搬移術糖尿病足患者的M2型巨噬細胞數量和比例明顯增多。

巨噬細胞的極化通路有很多種，其中誘導巨噬細胞向M1型極化的因素包括脂多糖、γ干擾素和腫瘤壞死因子[30],γ干擾素的減少可使M1型極化減少，也與骨髓間充質干細胞分泌γ干擾素有關。而IL-4、IL-10、IL-13與M2型巨噬細胞激活有關，當搬移牽拉刺激細胞后，IL-4、IL-13與細胞膜上的受體結合成二聚化受體，該受體通過Janus激酶家族-信號轉導及轉錄激活因子6信號通路和胰島素受體家族-磷脂酰肌醇-3-激酶信號通路誘導M2型巨噬細胞的激活[31]。IL-10與膜受體結合，激活JAK激酶和酪氨酸激酶2，從而磷酸化轉錄因子信號轉導及轉錄激活因子，之后兩者聚合形成二聚體進入細胞核促進基因轉錄，使M2型巨噬細胞激活。早期，M1型巨噬細胞可以分泌IL-1、腫瘤壞死因子-α和γ干擾素，上述因子通過與其受體結合上調CD36，進而發(fā)揮抗菌作用，并通過正反饋促使M1型巨噬細胞極化[32]。有研究表明，M1型巨噬細胞和間充質干細胞共同培養(yǎng)時，BMP-2和Runx2顯著上調[33]，由此可見，除抗炎作用外，M1型巨噬細胞還能通過BMP-2的機制通路促使骨組織的再生。晚期，M2型巨噬細胞可分泌BMP-2，而BMP-2則通過上述機制參與骨組織再生，并通過分泌轉化生長因子-β1等營養(yǎng)因子實現對胰島β細胞增殖的調控；M2型巨噬細胞釋放的Wnt配體通過Wnt信號通路的傳導增強β細胞復制，并通過IL-10的抗炎作用維持胰島素敏感性，使機體正常分泌胰島素，以降低血糖[34]，而轉化生長因子-β1還能通過轉化生長因子-β1-smad和促分裂原活化的蛋白激酶通路刺激成纖維細胞，使其分泌細胞外基質用于形成瘢痕組織，這些因子同樣正反饋向M2型巨噬細胞極化[35]?？梢姡鲜龈鳈C制之間存在密切聯(lián)系，共同發(fā)揮作用，促進骨再生及調節(jié)血糖，如過氧化物酶體增殖物激活受體、肌醇磷酸酶、Galectin-3等可能作為增強脛骨橫向骨搬移技術靶向治療效果的方向之一。

2 脛骨橫向骨搬移技術的臨床應用

2.1脛骨橫向骨搬移技術治療骨缺損 導致骨缺損的因素很多，包括創(chuàng)傷、感染、腫瘤和先天性疾病等。隨著交通事業(yè)發(fā)展，脛骨創(chuàng)傷性損傷的發(fā)生率逐年增加，脛骨特殊的解剖結構及較差的局部血供導致脛骨骨折術后感染易發(fā)，出現骨不連、骨缺損等并發(fā)癥[36]。最初，Ilizarov技術主要應用于骨不連和骨缺損，在患者骨缺損治療中發(fā)揮重要作用[37]。脛骨橫向骨搬移技術作為Ilizarov技術的延伸，用于骨缺損治療的效果亦較好。Fahad等[38]的研究顯示，采用脛骨橫向骨搬移技術治療脛骨骨不連合并感染患者術后Ilizarov技術研究與應用學會骨功能評分的優(yōu)良率較高，認為脛骨橫向骨搬移技術能夠為感染所致骨缺損提供穩(wěn)定的力學環(huán)境，有助于促使骨的再生，但需要注意避免針道感染。骨腫瘤切除后骨缺損一直是臨床治療的難題，脛骨橫向骨搬移技術治療腫瘤術后骨缺損時，在腫瘤完全切除、患肢功能恢復及術后生存率提高方面的效果均較好[39]。因此，脛骨橫向骨搬移技術已作為創(chuàng)傷、感染和腫瘤所致骨缺損的治療金標準之一。

為了提高治療質量，通過比較脛骨橫向骨搬移技術聯(lián)合髓內釘(或鋼板)與單純脛骨橫向骨搬移治療脛骨缺損的效果發(fā)現，與單一脛骨搬移組相比，聯(lián)合髓內釘(或鋼板)組的治療周期縮短、并發(fā)癥較少[40]。此外，張力等[41]報道，經脛骨近端截骨治療后，膝骨性關節(jié)炎患者膝內翻及足底負重均明顯改善。近年來，隨著微創(chuàng)技術的發(fā)展，發(fā)現微創(chuàng)Ilizarov外固定技術治療脛骨外露伴骨缺損的愈合指數和骨延長長度均明顯優(yōu)于較微創(chuàng)Orthofix外固定技術，并可降低骨偏移的發(fā)生率[42]。由此可見，脛骨橫向骨搬移技術能夠有效治療不同原因導致的脛骨骨缺損，隨著手術方法的不斷完善，其應用領域逐漸拓展、治療效果逐漸提高。

2.2脛骨橫向骨搬移技術治療血栓閉塞性脈管炎 血栓閉塞性脈管炎又稱Buerger病，是一種非動脈粥樣硬化的節(jié)段性炎癥病變，最常見于下肢中小型動脈、靜脈和神經，晚期患肢出現靜息痛甚至壞疽等，嚴重影響患者的生活質量，截肢率高達24%[43]。既往血栓閉塞性脈管炎的治療主要包括藥物治療、介入治療和手術治療等，上述治療對以大血管阻塞為主的病變的治療效果較好，但不能改善微循環(huán)障礙患者的癥狀及結局[44]。曲龍[6]利用脛骨橫向骨搬移技術成功治療血栓閉塞性脈管炎患者，發(fā)現脛骨橫向骨搬移技術可以促使微血管再生，為遠端微血管障礙的下肢缺血患者的治療帶來了新的希望。胡釗等[45]發(fā)現，經脛骨橫向骨搬移治療血栓閉塞性脈管炎患者術后肢體缺血、靜息痛和間歇性跛行等癥狀均明顯改善，認為脛骨橫向骨搬移技術治療血栓閉塞性脈管炎的療效確切，表明脛骨橫向骨搬移技術可以提高血栓閉塞性脈管炎患者術后創(chuàng)面愈合率、降低截肢率。脛骨橫向骨搬移技術治療下肢缺血性疾病時，可通過將搬移的力學刺激轉化為生物學信號，從而促使微血管網的再生，但對于膝以上大中血管的治療效果較差[46]。介入方法可疏通大中血管，治療后患者髂動脈及脛前、后動脈恢復良好，而骨搬移技術可促使微循環(huán)再生，有效治療大中血管閉塞，患肢遠端微循環(huán)也得到改善。與單純介入治療相比，介入聯(lián)合骨搬移治療下肢缺血性疾病的遠期效果(皮溫、生理功能、健康狀況等評分)明顯優(yōu)于單純介入治療[47]。可見，脛骨橫向骨搬移技術可有效治療微循環(huán)障礙的血栓閉塞性脈管炎，對于合并大中血管閉塞的患者，聯(lián)合介入手術能夠明顯提高患者生活質量，避免截肢的發(fā)生，但手術方案目前尚無統(tǒng)一標準。

2.3脛骨橫向骨搬移技術治療糖尿病足 糖尿病足是糖尿病的晚期并發(fā)癥之一，患肢遠端血管缺血、神經病變等導致下肢感染、潰瘍形成和(或)深部組織破壞[48]。糖尿病足發(fā)病率約為25%[49]。以往針對糖尿病足的治療，除必要的內科治療外，外科治療手段主要包括清創(chuàng)術、植皮術、皮瓣移植術等，但療效欠佳[50]。鑒于脛骨橫向骨搬移技術的血管組織、骨組織等的再生機制，花奇凱等[51]將脛骨橫向骨搬移技術應用于糖尿病足的治療，顯著提高了創(chuàng)面愈合率、保肢率，療效較好，表明脛骨橫向骨搬移技術可以使糖尿病足潰瘍創(chuàng)面局部的微血管再生，并可以促使創(chuàng)面修復。羅艷霞等[52]比較分析脛骨橫向骨搬移技術治療的糖尿病足患者術前術后的周圍神經感知情況發(fā)現，術后3個月神經感知未恢復者僅占24.19%，其余患者均有改善或完全恢復，表明脛骨橫向骨搬移技術治療糖尿病足時，不僅促使了微循環(huán)的重建，還對神經再生有一定的作用。中國骨科醫(yī)師協(xié)會提出脛骨橫向骨搬移技術適用于Wagner 3級以上的患者，且腘動脈以下必須有動脈血運通暢達踝平面[53]。因此，針對患肢遠端動脈血運較差的糖尿病足患者，先行近端大血管介入治療后，再行脛骨橫向骨搬移技術搬移骨塊，以促使局部微血管再生，改善末梢血運循環(huán)，修復潰瘍創(chuàng)面[54]。糖尿病足患者病程遷延，往往會出現其他疾病。脛骨橫向骨搬移技術對于Wagner 3級以上糖尿病足且合并全身性炎癥反應綜合征患者仍有較好的效果[55]。武黎黃英[56]應用脛骨橫向骨搬移技術治療糖尿病足患者，創(chuàng)面愈合率和保肢率均達到99%，且治愈了患者伴發(fā)的骨髓炎，表明脛骨橫向骨搬移技術不僅能促進創(chuàng)面愈合、神經功能恢復，在治療糖尿病足相關并發(fā)癥方面也有一定效果。

近年來，將脛骨橫向骨搬移技術和其他方法結合治療糖尿病足取得了不錯的療效。劉向東等[57]將3D打印技術和脛骨橫向骨搬移技術結合，有效地縮短了手術時間，減少了術中軟組織暴露，術中操作更加精準，失血量減少。武延朋[58]將脛骨橫向骨搬移技術和自體富血小板血漿聯(lián)合發(fā)現，術后患者皮溫、疼痛評分均優(yōu)于單純脛骨橫向骨搬移組，且愈合時間縮短。由此可見，脛骨橫向骨搬移技術聯(lián)合其他技術可以提高脛骨橫向骨搬移的治療效果，但是此類研究仍處于初期探索階段，臨床病例較少，有效性及相關并發(fā)癥需要更多的研究支持。

3 小 結

脛骨橫向骨搬移技術為血栓閉塞性脈管炎、糖尿病足等疾病的治療提供了新的手段，且具有手術時間短、創(chuàng)傷小、費用低、術后恢復快、效果顯著等優(yōu)勢，可有效提高保肢率和創(chuàng)面愈合率；但存在治療周期較長、療效對患者配合度依賴程度高、術后脛骨截骨區(qū)易繼發(fā)骨折、局部皮膚壞死等，影響治療效果，且存在術后復發(fā)可能，因此，縮短搬移時間和減少并發(fā)癥發(fā)生是未來研究的重點。目前，脛骨橫向骨搬移技術在下肢缺血性疾病治療上已取得顯著成效；完善基礎研究、制訂翔實的手術方案以及開展多中心臨床研究有助于促進該技術的發(fā)展。