中西醫(yī)療法促進前交叉韌帶重建后腱骨愈合的研究進展

楊偉毅 梁浩東 潘建科 黃和濤 侯森榮 曾令烽 梁桂洪 劉 軍

前交叉韌帶(ACL)是膝關節(jié)重要的穩(wěn)定結構之一，美國研究數(shù)據(jù)指出ACL損傷的發(fā)病率為1 184/100 000，而80%的膝關節(jié)韌帶手術涉及ACL[1]。關節(jié)鏡下肌腱游離移植重建ACL是目前主要的治療手段，多通過利用自體腘繩肌肌腱或骨-髕腱-骨作為移植物重建。文獻報道ACL重建的成功率介于69%～95%[2]，而中短期的失敗率可達10%～15%[1]。其中，移植物失效、肌腱與骨隧道的愈合(腱骨愈合)不佳或不愈合為重要的因素[3]。前交叉韌帶重建可以恢復原來腱-骨連接之間的大部分的生物力學特點，然而組織學結構復雜的腱骨界面卻難以恢復[4]。術后骨隧道的擴大為腱骨愈合不良或不愈合的最主要表現(xiàn)[5]，如何防止不愈合的發(fā)生以及加快腱骨愈合的過程，是醫(yī)患雙方面臨的重要問題，也是目前運動醫(yī)學研究的熱點。干細胞治療、生長因子誘導、生物材料等研究也逐漸開展，中醫(yī)藥亦以其獨特的療效發(fā)揮作用，現(xiàn)對近期用于促進ACL重建后腱骨愈合的主要方案進行綜述。

1 骨膜移植

骨膜是骨的結締組織，骨膜中富含血管，是骨生長的重要結構。間充質干細胞和成骨干細胞等具備誘導骨與軟骨形成能力的細胞，是骨膜的成分[6]，這類細胞的研究較多，已經(jīng)證實具有促進人體腱骨愈合的作用。最早應用于人體而研究其對腱骨愈合作用的方法，是將骨膜縫合在肌腱移植物上，結果亦證實了其對腱骨愈合的有效促進作用[7]。骨膜移植技術促進腱骨愈合的可能機制是，其所包含的間充質干細胞，能誘導骨、軟骨等組織的形成，使肌腱與骨鏈接緊密，進而加快愈合的速度; 骨膜可合成并提供生長因子，從而促進新生血管的形成，加速肌腱再血管化的進程，同時也為細胞生長提供合適環(huán)境；骨膜的存在可在一定程度上減緩骨吸收。部分動物研究提示，利用骨膜移植技術修復兔的肩袖岡下肌，術后的生物力學強度比對照組明顯升高[8]。臨床試驗上，骨膜移植術的應用亦取得了較為滿意的效果，Sun等[9]研究了110例利用自體腘繩肌肌腱重建ACL的患者，進行比較發(fā)現(xiàn)，使用骨膜包裹移植技術組相比單純移植組，術后約1年的隨訪中，骨膜移植組的膝關節(jié)穩(wěn)定性更高。Chen等[10]進行了使用骨膜包裹自體腘繩肌技術，對ACL單束重建的隊列研究，共納入312例受試者，平均隨訪時間為4.6年，對術后膝關節(jié)功能、骨隧道擴大率等進行評估，均取得滿意的療效。國內也有學者對此進行了深入研究，王智慧等[11]進行的隨機對照試驗，納入受試者共68例，采用異體骨膜包被異體肌腱的ACL解剖重建術，平均隨訪時間約2年，發(fā)現(xiàn)所有采用骨膜包被技術的患者中(共31例)，骨隧道擴大發(fā)生率較對照組低。但此類技術亦存在明顯的不足，大部分研究隨訪時間不長，關于自體與異體骨膜的選擇，及重建術后功能、影像學的評估在中遠期隨訪的效果，也需要更多的臨床試驗證實。

2 干細胞

腱骨愈合過程中，間充質、肌腱干細胞的相關性最高，因此此兩者的研究亦較多。

間充質干細胞來源于中胚層的成體干細胞的一種，具有較好的分化潛能，在特定條件下可被誘導并分化為多種細胞。間充質干細胞可從骨髓、肌腱組織、臍帶甚至脂肪細胞等組織中提取而來。研究發(fā)現(xiàn)，可通過關節(jié)腔內注射間充質干細胞，從而促進ACL組織的再生[12-13]。Lim 等[14]利用自體韌帶重建兔ACL進行實驗，在使用包被有骨髓間充質干細胞兔ACL的試驗組中，發(fā)現(xiàn)植入韌帶在腱骨連接處與正常前交叉韌帶附著點結構具有更高的相似度，且韌帶的功能，包括負荷和剛度均在一定程度上得到了提高。但部分研究得出不同的結果，Silva等[15]對20例ACL重建患者移植物腱骨愈合進行研究，使用未經(jīng)培養(yǎng)的成人骨髓間充質干細胞處理過的移植物進行移植，分別進行影像學及病理學的檢查。術后的影像學評價在兩組無顯著差異，而對股骨隧道組織學檢查，發(fā)現(xiàn)二者在細胞、膠原含量和血管化無差異。

肌腱干細胞亦具有較好的分化潛力，在一定誘導條件下可分化為肌腱細胞以外的其他細胞。肌腱干細胞的增殖和分化能力受較多因素影響，包括物理及化學因素。Mifune等[16]研究指出，從老鼠自體韌帶提取CD34+細胞，并在其ACL重建術后注射入關節(jié)內，可發(fā)現(xiàn)植入肌腱的血管化和骨化得到了改善。與骨髓間充質干細胞相比，肌腱干細胞促進腱骨愈合能力更明顯，具體表現(xiàn)在肌腱干細胞在集落、增殖能力強于骨髓間充質干細胞；經(jīng)過了定向分化，其表面的成軟骨和成骨標志物更多，更有利于腱骨界面軟骨的區(qū)域再生，而間充質干細胞處于初始分化階段，需要提供更多的條件促進分化。比如，間充質細胞需要其他輔助技術，如在納米支架的輔助及誘導，才可以分化成更多肌腱樣組織[17]。

然而，干細胞治療的所面臨的最大問題是使用的安全性，患者權益的保障以及其分化腫瘤或異味組織的風險的控制仍亟待解決，因此在投入臨床應用前尚需一步研究。

3 富血小板血清(Platelet Rich Plasma, PRP)

來源于自體血液，PRP主要是通過離心的方法從全血中提取而成的血小板濃縮液，其中除了含有含高濃度的血小板，還具有白細胞、纖維蛋白成分，更為重要的，是其含有高濃度的生長因子。已有較多的研究證實，PRP能促進組織修復，血小板細胞中大量的生長因子和細胞因子，如轉化生長因子、血小板源性生長因子、血管內皮生長因子(Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF)、胰島素樣生長因子等，可有效地促進損傷組織的修復。氯化鈣、凝血酶等激活劑，與離心后的PRP作用后，可誘導血小板聚集并大量地釋放生長因子，實現(xiàn)對組織愈合、再生的促進作用[18]。而PRP對于韌帶重建術后腱骨愈合，是通過加快腱骨界面處的細胞遷移、分化速度實現(xiàn)。盡管關于PRP的研究較多，但仍存在較多爭議，并且有部分研究得出相反的結果。Sundman等學者[19]指出，PRP應用于腱骨界面后，某些與分解代謝相關細胞因子，如金屬基質蛋白酶(Matrix Metalloproteinases，MMP)和IL-1β等含量增高，可能對腱骨的愈合產生潛在的不良作用。

4 生長因子

生長因子是細胞因子的一類，可促進細胞分化與成熟、誘導有絲分裂、促進新生血管形成等作用。部分生長因子具有調節(jié)骨形成、誘導骨細胞活性的能力，因此可能有促進腱骨愈合的作用。目前研究較多者，主要包括轉化生長因子(Transforming Growth Factor，TGF)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(Bone Morphogenetic Protein，BMP)等。

4.1 TGF

轉化生長因子的來源也較多，在肌腱細胞、神經(jīng)節(jié)細胞中，均可產生轉化生長因子。TGF在肌腱在損傷環(huán)境中，mRNA可有一定程度的上調，而隨著mRNA上調，TGF被激活，加快組織的修復和愈合，對慢性炎癥進行抑制，調節(jié)自身免疫，抑制自體與移植物的排斥。以犬只為模型的動物試驗中，Yamazaki等[20]在骨隧道中加入TGF，對重建術后的腱骨愈合情況進行研究，結果顯示，術后3周，腱、骨之間結合的強度更高，兩組的差異具有統(tǒng)計學意義。

4.2 BMP

BMP是廣泛存在于骨基質中的一種酸性多肽，既往相關的臨床、動物研究指出，BMP對于原位新骨、異位新骨、軟骨、肌腱、韌帶等形成，可起有效誘導的作用[21]。對于游走的間充質細胞、存在于骨髓基質的干細胞，亦可誘導轉化為骨細胞等，而研究發(fā)現(xiàn)，誘導成骨活性最強的，是BMP-2類。Ma等[22]研究兔ACL重建術，發(fā)現(xiàn)腱骨愈合以及新骨形成與BMP-2成劑量依賴關系。Takigami 等[23]以兔做模型在移植肌腱內注射重組人BMP-2作為試驗組的研究中，發(fā)現(xiàn)形成了直接止點結構，在術后12周進行測試，發(fā)現(xiàn)在試驗組，移植韌帶的強度高于對照組。Lee等[24]的研究指出，通過利用含有BMP-2的膠原蛋白凝膠注入兔的腱-骨界面，并觀察界面腱骨愈合情況，術后第6周發(fā)現(xiàn)，有纖維軟骨與新骨形成，且有斑點樣鈣化及纖維組織產生的影像學證據(jù)。

亦有研究將上述生長因子負載在縫線或界面螺釘，通過緩慢釋放生長因子而達到持續(xù)刺激生長的作用，從而促進腱骨愈合。

5 物理治療

5.1 體外沖擊波

體外沖擊波(External Shock Wave)是一種機械波,其兼具聲、光、力學等特性。ESW的機械應力效應以及增強缺血組織的再血管化等機制，可促進干細胞的聚集，使損傷的組織局部地釋放生長因子，誘導干細胞的增殖、分化，從而加快損傷組織的愈合。Wang 等[25]以兔為韌帶重建模型，發(fā)現(xiàn)兔跟腱腱骨結合區(qū)血管再生及其早期相關抗原標記物的表達，可被ESW有效誘導，腱骨結合的界面再血管化及愈合過程得到加快。石斌等[26]發(fā)現(xiàn)術后8周，腱骨界面出現(xiàn)致密結締組織的連接，部分區(qū)域出現(xiàn)纖維組織與骨組織的移行帶樣子改變，最終的取樣發(fā)現(xiàn)，腱骨界面組織愈合較對照組迅速，且功能評分更高。雖然ESW的治療作用已得到證實，但其具體的應用情況尚無統(tǒng)一，如治療的周期、沖擊波的頻率、強度等，因此其推廣尚需要進一步研究。

5.2 低強度脈沖超聲(Low Intensity Pulseultrasounds，LIPUS)

LIPUS具有穿透力強、熱效應等優(yōu)點，作為安全的物理治療方法，曾應用于心血管的溶栓、泌尿系的碎石等。在骨科的應用也較多，包括骨折的治療、損傷的修復等。研究表明，LIPUS 可誘導損傷局部組織新生血管的形成，并有效改善血供，改善損傷的內環(huán)境，同時可促進組織的再生、修復，降低炎性相關因子的表達，同時指出此法對骨折不愈合、軟組織損傷等均有較好的治療作用[27-28]。Lovric等[29]使用LIPUS，在山羊肩袖損傷模型中進行研究，結果提示LIPUS對于成骨細胞活性的提高，腱骨界面的血管化、礦化程度的提升均具有較好影響。

5.3 高壓氧

研究報道，高壓氧可通過刺激周圍組織的血管化和骨化來促進骨-肌腱端愈合。但部分研究指出，腱骨愈合的區(qū)域含氧量偏低，腱骨愈合的生長環(huán)境與低氧環(huán)境更符合，能夠在一定程度上促進該區(qū)域骨、軟骨及血管的生成[30]。因此，高壓氧的應用尚需更多的研究支持。

6 西藥

6.1 雙膦酸鹽

雙膦酸鹽類藥物為骨質疏松治療的重要藥物，主要通過對成骨、破骨細胞活動的調節(jié)來減少骨丟失的發(fā)生。ACL重建術后，患者膝關節(jié)骨質會因活動量急劇下降而發(fā)生明顯的丟失，骨量的丟失會對重建肌腱的生長及腱骨愈合造成一定的影響。阿侖膦酸鈉作為雙磷酸鹽藥物的代表，已在動物實驗中得到證實，對于提高肌腱止點修復后的腱骨力量具有良好的促進作用[31]。低劑量用藥可能更有利于加快早期的腱骨愈合[32]。

6.2 雌激素

卵巢、腎上腺皮質是雌激素的主要分泌場所，可通過雌激素受體介導，對生殖系統(tǒng)、脂肪、骨骼等組織產生相應的作用。雌激素可通過直接作用于靶細胞，或通過刺激細胞，影響其分泌生長因子,從而對骨形成和吸收產生間接影響[33]。已有研究指出[34]，雌激素可能存在調節(jié)ACL的結構組織與功能的作用，且能誘導生長因子參與成骨細胞的分化，加速骨折的愈合。因此，雌激素可能有促進腱骨愈合的能力。

7 中藥

中醫(yī)理論中，認為腎藏精，主骨、生髓，創(chuàng)傷所致骨折筋斷，耗傷氣陰，機體局部氣滯、血瘀，活動減少，清陽不升。手術后，精血虧損，創(chuàng)傷兼手術，耗損過多必內動于腎，腎陰耗損，骨骼、筋脈則無以濡養(yǎng)，骨與肌腱之間的愈合則必然受到影響。

7.1 補腎中藥

既往動物模型的實驗研究，已發(fā)現(xiàn)補腎中藥，對促進重建前交叉韌帶術后的腱骨愈合具有積極的作用[35]，而作為補腎藥物的一種，滋補腎陰藥，較溫補腎陽藥治療的效果更佳，更符合津血消耗、氣陰兩虛的病理特點，更好地發(fā)揮“扶正”的作用。六味地黃丸最早見于自錢乙的《小兒藥證直訣》，為滋補腎陰之首方，組方共六味中藥，包括熟地黃、山茱萸、山藥、牡丹皮、澤瀉、茯苓，在血中有效成分主要包括丹皮酚、莫諾苷、馬錢子苷、獐牙菜苷等[36]，對于創(chuàng)傷后的內科治療較為常用，以促進患者康復，也多用于由于久病虛耗、腎精不足所致腰腿痛等慢性疾病的治療。動物模型的研究指出，六味地黃丸對于骨髓內間充質干細胞定向分化為某種細胞，如神經(jīng)元細胞，具有良好的誘導作用[37]。而提取六味地黃丸含藥血清的研究發(fā)現(xiàn)，相比對照組，含六味地黃丸組能更好地促進大鼠骨髓細胞的增殖，加快間充質干細胞向成骨細胞的分化[38-39]，六味地黃丸血中主要移行的有效成分，可促進大鼠的成骨細胞的增殖[40]。《素問·刺要論》言：刺脈無傷筋，筋傷則內動肝。刺筋無傷骨，骨傷則內動腎。筋骨受損，加之手術創(chuàng)傷，可致血瘀。前交叉韌帶損傷的中期，以和營通絡，接筋續(xù)骨為治則。因此，補益肝腎、活血化瘀亦是前交叉韌帶此類筋傷疾患術后的重要治法。吳平等[41]研究接骨丹對于利用自體腘繩肌腱行前交叉韌帶重建術，術后2周的患者腱骨愈合的影響，共納入患者34例，共治療8周，發(fā)現(xiàn)治療組術后3個月內脛骨骨隧道擴大更少。

7.2 中藥單體

7.2.1 三七總皂苷 三七總皂苷從活血化瘀的代表藥物三七中提取而成，是三七的主要成分。張磊等[42]通過對新西蘭白兔的試驗，術后關節(jié)腔注射三七總皂苷注射液對比無干預對照組，觀察其韌帶斷裂并重建后的愈合情況，發(fā)現(xiàn)術后4、8周，試驗組血管增生更密集，新骨量更多，組織形態(tài)的分布差異具有統(tǒng)計學意義。國外亦有相關研究[43]，證實三七皂苷可促進血管增生及膠原合成，抑制骨吸收，加快腱骨愈合。

7.2.2 黃芩素 黃芩素提取于清熱解毒藥物黃芩，是一種黃酮類化合物。據(jù)報道，黃芩素可對成骨細胞的成骨分化具有有效促進的作用，同時具有對破骨細胞起抑制生成以及誘導凋亡的作用[44]。江華基等[45]利用大鼠作為腱骨愈合模型，觀察黃芩素灌胃大鼠肌腱的生物力學情況而評估腱骨愈合程度。發(fā)現(xiàn)術后3、6周，試驗組腱骨愈合強度比對照組顯著升高。作者推測，黃芩素可激活WNT/β-catenin通路，刺激肌腱干細胞成骨與分化，加速腱骨愈合的過程。

8 總結

ACL重建技術發(fā)展越來越快，術后ACL腱骨愈合是保證手術效果及患者重返正常生活運動的重要因素。部分生物治療技術、物理治療已在動物實驗及部分臨床試驗中，被證實可有效加快腱骨愈合的進程。然而，涉及的治療載體、最優(yōu)效的劑量，生長因子在人體釋放的持續(xù)時間以及最為重要的安全性等爭議，仍未得到有效解決。今后需要開展更多相關的研究，以了解最佳的應用方案。中醫(yī)藥治療方案，包括外治及中藥內服等，也常用于ACL斷裂的治療。隨著中醫(yī)藥研究的發(fā)展日益增長，關于中藥促進ACL重建后，骨道與移植物的愈合機制及影響因素等的研究，亦取得了一定的成果。加強及深入中醫(yī)藥治療的基礎研究，有助于前交叉韌帶重建病人術后療效提高以及功能改善。