沙 攀,趙雪雯,朱浩天,高崇洲,劉 珅
上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院骨科,上海 200233
肌腱損傷及勞損后常出現(xiàn)粘連,不僅會(huì)嚴(yán)重影響肢體的運(yùn)動(dòng)功能,還會(huì)導(dǎo)致個(gè)人及社會(huì)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)增加[1]。據(jù)報(bào)道,超過(guò)30%的肌腱損傷患者會(huì)產(chǎn)生粘連等并發(fā)癥,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的殘疾[2]。肌腱粘連的治療棘手,沒(méi)有特異性藥物,使得粘連防治始終是手外科領(lǐng)域亟待攻克的難題之一。本文就近年來(lái)肌腱粘連的機(jī)制、防治肌腱粘連的材料和藥物等研究進(jìn)展作一綜述,以期對(duì)今后臨床轉(zhuǎn)化研究與診治提供參考。
肌腱自然修復(fù)過(guò)程包括內(nèi)源性愈合和外源性愈合2 種方式。外源性愈合主要由肌腱外部的循環(huán)細(xì)胞或來(lái)自腱旁肌和腱外膜等鄰近組織的細(xì)胞參與,膠原基質(zhì)沉積過(guò)多是肌腱與周?chē)M織粘連的主要原因[3];而內(nèi)源性愈合則由來(lái)自肌腱實(shí)質(zhì)、表膜或腱內(nèi)膜的成纖維細(xì)胞完成[4]。因此,促進(jìn)內(nèi)源性愈合、抑制外源性愈合是減少肌腱粘連的重要途徑。肌腱愈合過(guò)程通??煞譃檠装Y期、增殖期和重塑期3 個(gè)階段。在炎癥期,異常的巨噬細(xì)胞活性是多種組織纖維化的主要驅(qū)動(dòng)因素。Ⅰ型巨噬細(xì)胞(type-1 macrophage,M1)分泌多種炎癥細(xì)胞因子,增加炎癥反應(yīng);Ⅱ型巨噬細(xì)胞(type-2 macrophage,M2)則抑制炎癥,促進(jìn)組織修復(fù)[5];因此調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞從M1 到M2 的極化可改善肌腱愈合。在增殖期,持續(xù)的肌成纖維細(xì)胞活化會(huì)導(dǎo)致破壞性纖維化,Ⅲ型膠原蛋白大量合成[6]。重塑期包含固結(jié)階段和成熟階段2 個(gè)亞階段。在固結(jié)階段,肌成纖維細(xì)胞開(kāi)始合成和收縮基質(zhì),形成纖維瘢痕,最終取代肉芽組織,其中Ⅰ型膠原蛋白開(kāi)始替代Ⅲ型膠原蛋白,膠原纖維順著應(yīng)力的方向成線性排列;在成熟階段,隨著膠原蛋白酶的作用增強(qiáng),Ⅲ型膠原蛋白的再吸收增加,并被交聯(lián)和抗拉強(qiáng)度更好的Ⅰ型膠原蛋白替代,使得細(xì)胞密度和整體合成活性降低[7]。
在肌腱粘連過(guò)程中較為重要的細(xì)胞因子有轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)、 血 管 內(nèi) 皮 生 長(zhǎng) 因 子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等。TGF-β 有3 種亞型,其中TGF-β1 與肌腱粘連的形成有關(guān)。TGF-β/Smad 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路研究較成熟。TGF-β 與成纖維細(xì)胞表面的受體結(jié)合后會(huì)使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Smad3蛋白磷酸化;活化的Smad3 蛋白進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)控靶基因表達(dá),促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖并向肌成纖維細(xì)胞分化,從而分泌更多膠原蛋白,使粘連加重。同時(shí),TGF-β與受體結(jié)合后,也會(huì)使Smad2 蛋白磷酸化,活化的Smad2、Smad3蛋白與Smad4蛋白結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物,調(diào)控相應(yīng)基因表達(dá)。Smad7作為抑制蛋白,可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)受體干擾Smad2、Smad3 與受體的相互作用,從而抑制成纖維細(xì)胞增殖的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。此外,Smad7還可募集Smad 泛素化調(diào)節(jié)因子,降解TGF-β 受體,發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用,進(jìn)而抑制粘連[8]。外源性和內(nèi)源性的bFGF 對(duì)肌腱粘連的影響具有顯著差別。研究表明,外源性bFGF 能夠加速腱細(xì)胞增殖,但同時(shí)會(huì)加重肌腱粘連[9];內(nèi)源性bFGF 可以促進(jìn)鞘內(nèi)肌腱愈合,同時(shí) 減 少 粘 連。 SANG 等[10]通 過(guò) 脫 細(xì) 胞 羊 膜(amniotic membrane,AM)釋放TGF-β1、bFGF等生長(zhǎng)因子,促進(jìn)內(nèi)源性愈合和屏障外源性愈合,為肌腱粘連的防治提供了新思路。MAO 等[11]在雞屈肌腱模型中證明,用腺相關(guān)病毒載體傳遞VEGF顯著提高了肌腱的極限強(qiáng)度,且不會(huì)加重粘連。
肌腱由平行排列的致密膠原蛋白纖維束構(gòu)成,層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜,能夠儲(chǔ)存運(yùn)動(dòng)所需的能量。損傷后,肌腱表現(xiàn)出瘢痕介導(dǎo)的修復(fù)反應(yīng),而非再生愈合表型,腱鞘周?chē)P纬神:劢M織,因此極易發(fā)生粘連且力學(xué)屬性較差。研究表明,適度的應(yīng)力負(fù)荷可促進(jìn)肌腱干細(xì)胞增殖和同化作用,有利于肌腱愈合[12],而超負(fù)荷或零負(fù)荷則大多有害。過(guò)度的應(yīng)力負(fù)荷會(huì)使損傷部位的炎癥介質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生增加,從而加重粘連;失用或固定肌腱會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)和數(shù)量、膠原纖維排列發(fā)生顯著改變, 引起肌腱降解。HAMMERMAN 等[13]研究表明,輕度負(fù)荷已足以改善粘連,但是強(qiáng)負(fù)荷情況下的愈合顯著增加了間隙距離,并通過(guò)影響肌腱細(xì)胞的敏感性調(diào)節(jié)組織的重組與排列;而且強(qiáng)負(fù)荷具有即時(shí)的促炎基因反應(yīng)并使M1/M2 巨噬細(xì)胞比例長(zhǎng)期增加,從而通過(guò)改變炎癥反應(yīng)增加了肌腱強(qiáng)度。如何在最佳時(shí)間對(duì)肌腱施加最佳應(yīng)力負(fù)荷是減少粘連的難題,還有待進(jìn)一步研究。
過(guò)度的炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致肌腱粘連的重要原因,故抗炎藥物可以減輕肌腱粘連。ZHANG 等[14]研究發(fā)現(xiàn)電紡聚酯膜負(fù)載塞來(lái)昔布可以通過(guò)抑制炎癥來(lái)防治肌腱粘連,并且同時(shí)使用姜黃素和塞來(lái)昔布的防粘連效果更好。CHEN 等[15]使用負(fù)載布洛芬的透明質(zhì)酸(hyaluronic acid, HA)納米纖維膜發(fā)現(xiàn),含30%布洛芬的納米纖維膜有良好的抗炎和抗兔屈肌腱粘連的作用,但含40%布洛芬的納米纖維膜有細(xì)胞毒性。布洛芬與Seprafilm、SurgiWrap 等抗粘連材料聯(lián)合應(yīng)用后防粘連效果更好,其細(xì)胞毒性可通過(guò)控制藥物載量濃度而減弱,有較好的臨床轉(zhuǎn)化前景[16]。
在肌腱損傷修復(fù)過(guò)程中,適當(dāng)?shù)目寡趸梢砸种仆庠葱杂?,促進(jìn)內(nèi)源性愈合,故抗氧化治療可作為藥物治療的一個(gè)思路。MENG 等[17]通過(guò)對(duì)大鼠的肌腱修復(fù)研究發(fā)現(xiàn),富氫水可提高血清中超氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽含量,可能通過(guò)激活核因子E2 相關(guān) 因 子2 (nuclear factor erythroid2-related factor 2,Nrf2)通路減少肌腱修復(fù)后的粘連。水溶性的維生素E 類(lèi)似物Trolox 是一種抗氧化應(yīng)激物質(zhì)。LEE 等[18]通過(guò)對(duì)雞模型的研究發(fā)現(xiàn),局部應(yīng)用Trolox可減輕肌腱粘連,可能通過(guò)抑制與氧化應(yīng)激相關(guān)的纖維生成并降低炎癥因子的表達(dá),從而減輕肌腱粘連。LIANG等[19]對(duì)大鼠的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)高劑量的槲皮苷使超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶水平升高從而減少活性氧并抑制肌腱粘連??寡趸瘧?yīng)激藥物的相關(guān)研究目前大多處于臨床前階段,尚未進(jìn)行臨床試驗(yàn)。
TGF-β可增強(qiáng)成纖維細(xì)胞的分泌,從而促進(jìn)肌腱粘連的形成[20]。ZHOU等[21]用生物可降解聚乳酸乙醇酸納米顆粒與微小RNA(micro RNA,miRNA)表達(dá)載體復(fù)合物轉(zhuǎn)染雞的腱細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)聚乳酸乙醇酸納米粒介導(dǎo)的TGF-β1miRNA 質(zhì)粒遞送可以在轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)水平抑制TGF-β1的表達(dá)。CHANG等[22]發(fā)現(xiàn)TGF-β1 中和抗體可以改善兔屈肌腱的運(yùn)動(dòng)功能,抑制屈肌腱粘連的形成。甘露糖-6-磷酸可以降低TGFβ1 的表達(dá),從而防治肌腱粘連。LEES 等[23]的多中心、隨機(jī)、雙盲試驗(yàn)已證實(shí)甘露糖-6-磷酸對(duì)于患者的安全性和可耐受性。
目前抗代謝藥物有血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑、雷帕霉素、5-氟尿嘧啶等。YASAK等[24]發(fā)現(xiàn),在肌腱愈合過(guò)程中,血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑可以通過(guò)抑制血管緊張素-Ⅱ的產(chǎn)生,引起抗纖維化效應(yīng),從而減少大鼠跟腱粘連。雷帕霉素可通過(guò)抑制成纖維細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞凋亡來(lái)防治術(shù)后粘連。ZHENG等[25]對(duì)大鼠肌腱損傷模型體外研究發(fā)現(xiàn),雷帕霉素可以通過(guò)降低周期蛋白D1 的表達(dá)水平、減少膠原合成、抑制成纖維細(xì)胞和腱細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)G0/G1期阻滯等作用激活自噬并減輕腱周纖維化,從而減少粘連。周智等[26]對(duì)屈指肌腱損傷患者進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)肌腱吻合術(shù)后局部應(yīng)用5-氟尿嘧啶不僅提高了肌腱總活動(dòng)度,而且使TGF-β1 的表達(dá)明顯下降,有效預(yù)防了粘連,值得在臨床中推廣。
在中醫(yī)藥領(lǐng)域,羅俊毅等[27]通過(guò)中藥熏洗聯(lián)合中醫(yī)推拿手法治療發(fā)現(xiàn),手部屈肌腱修復(fù)術(shù)后粘連患者的手指總主動(dòng)活動(dòng)度以及患指功能相比于溫水熏洗的對(duì)照組均顯著改善。王振堂等[28]發(fā)現(xiàn)復(fù)方當(dāng)歸注射液能夠降低人成纖維細(xì)胞TGF-β1 的表達(dá)水平,從而可能抑制肌腱粘連的發(fā)生。曾林如等[29]體外研究發(fā)現(xiàn),天然水蛭素可以通過(guò)降低兔肌腱成纖維細(xì)胞TGF-β1的表達(dá)并提高bFGF和基質(zhì)金屬蛋白酶-2的水平,抑制成纖維細(xì)胞增殖進(jìn)而減少粘連。多種中醫(yī)療法均被發(fā)現(xiàn)對(duì)肌腱粘連有緩解作用。中醫(yī)藥的安全性與具體機(jī)制還有待進(jìn)一步探究,因此臨床應(yīng)用受限。
硅膠膜由硅膠組成,無(wú)毒,具有生理惰性。硅膠膜被用于外傷性骨關(guān)節(jié)損傷和肌腱損傷術(shù)中,患者術(shù)后恢復(fù)優(yōu)良率達(dá)到88.5%。但是由于硅膠膜不能在體內(nèi)降解,需要二次手術(shù)取出,部分患者的恢復(fù)會(huì)受到影響。而且硅膠膜吸附性差,若包繞肌腱不固定很可能從肌間隙滑脫,從而影響其對(duì)肌腱粘連防治的效果。因此,該類(lèi)材料應(yīng)用逐漸減少。
3.2.1 HA HA 在人體內(nèi)廣泛分布,起潤(rùn)滑和滋養(yǎng)作用。在手術(shù)中使用透明質(zhì)酸鈉凝膠輔助治療,能有效預(yù)防肌腱粘連,利于手功能恢復(fù)。YURDAKUL等[30]使用Seprafilm(由HA 和羥甲基纖維素合成的可吸收生物膜)進(jìn)行大鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示Seprafilm 可有效預(yù)防擠壓型損傷后的肌腱粘連。該結(jié)果在左強(qiáng)等[31]的實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí),Seprafilm 療效優(yōu)于HA 凝膠。目前,Seprafilm 已廣泛用于臨床肌腱修復(fù)術(shù)后的防粘連治療[32]。同時(shí),在透明質(zhì)酸鈉膜上負(fù)載其他藥物,如5-氟尿嘧啶、布洛芬[17]等,可減少局部炎癥產(chǎn)生,促進(jìn)肌腱愈合。其缺點(diǎn)為膜在體內(nèi)留存時(shí)間短,易降解,需要反復(fù)多次給藥。
3.2.2 AM AM 是一種天然高分子半透膜,含有多種細(xì)胞因子和酶類(lèi),具有良好的組織相容性。ZUKAWA 等[33]開(kāi)發(fā)了一種超干羊膜,應(yīng)用于兔屈指肌腱模型中,有效地減少了肌腱粘連和異物反應(yīng),修復(fù)后的肌腱運(yùn)動(dòng)范圍明顯優(yōu)于僅使用石膏固定的對(duì)照組。MANTI 等[34]實(shí)驗(yàn)顯示,在肌腱愈合過(guò)程中使用AM 可減少粘連的形成,同時(shí)使膠原纖維的排列更加規(guī)則,并具有一定的抗炎作用,還會(huì)誘導(dǎo)表面依賴(lài)性的血管生成。
3.2.3 殼聚糖 殼聚糖(chitosan,CS)為天然多糖甲殼素脫去N-氨基的產(chǎn)物,有良好的抗菌性和生物相容性。不同濃度CS 共混溶液對(duì)成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)具有抑制作用。CHEN 等[35]通過(guò)兔屈指肌腱修復(fù)術(shù)研究發(fā)現(xiàn)CS 可能通過(guò)sirtuin1 信號(hào)通路防治肌腱粘連。CS 還是良好的載體材料,可以負(fù)載轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGF-β3 輔助治療,在減少肌腱粘連和瘢痕形成方面起到了一定的作用。但是這種材料與機(jī)體黏附性較差,在植入初期可能會(huì)出現(xiàn)炎癥反應(yīng)或異物反應(yīng),因此臨床應(yīng)用受限。
3.3.1 聚乳酸 聚乳酸(polylactic acid,PLA)又稱(chēng)聚丙交酯,具有良好的生物相容性和機(jī)械性能。PLA膜可以有效地阻斷肌腱的外源性愈合,血液和組織液也可以通過(guò)膜與肌腱的間隙為肌腱內(nèi)源性愈合提供營(yíng)養(yǎng)。ZOU 等[36]設(shè)計(jì)的蜂蠟-PLA 膜,在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中展示出優(yōu)于PLA 膜的抗粘連效果。ZEBIRI 等[37]在PLA 中嵌入聚醚型聚氨酯(polyether urethane,PEU),設(shè)計(jì)了一種PLA-PEU-PLA三嵌段共聚物,發(fā)現(xiàn)其具有有效防止粘連的潛力。PLA 的應(yīng)用前景廣闊,具體設(shè)計(jì)還有待進(jìn)一步研究與改進(jìn)。
3.3.2 聚己內(nèi)酯 聚己內(nèi)酯(polycaprolactone,PCL)是一種半結(jié)晶聚合物,對(duì)機(jī)體免疫功能沒(méi)有明顯影響,具有較慢的降解速率。PCL防治肌腱粘連的效果相對(duì)較差,因而常常與CS 或HA 同時(shí)使用。FAKHRAEI 等[38]將PCL 和CS 融合,制成機(jī)械性能良好的抗粘連材料。SHALUMON 等[16]在PCL/PEG外殼中加入納米銀粒子,包裹HA/布洛芬制成新型納米纖維膜。其中納米銀粒子和布洛芬分別具有抗感染與抗炎作用,HA 在肌腱滑動(dòng)中發(fā)揮潤(rùn)滑作用,從而減少了纖維母細(xì)胞的附著,改進(jìn)了PCL 的抗粘連性能。
CHEN 等[39]使用水性聚氨酯膜作為屏障,能夠抑制成纖維細(xì)胞的附著并降低肌腱粘連程度。NADRI 等[40]制備了負(fù)載布洛芬的絲纖維素-聚乙二醇納米纖維膜,在大鼠模型中證實(shí)其具有抗粘連和抗炎特性,有望發(fā)展為合適的防肌腱粘連膜材料。
肌腱損傷后,目前臨床普遍應(yīng)用的縫合方法有Kessler 縫合、Bunnel 縫合、Krackow 縫合、8 字縫合等[41]。大量研究證實(shí)了改良Kessler 縫合法既能不損傷肌腱背面的血液循環(huán),又能提供抗張強(qiáng)度,還可以明顯減少術(shù)后粘連,符合肌腱的修復(fù)原則[42]。安彪等[43]減少縫線股數(shù),設(shè)計(jì)了新型改良屈肌腱縫合的ZM 法,術(shù)后隨訪3 個(gè)月優(yōu)良率可達(dá)100%。ZM 法不僅減少了肌腱損傷而且可以提供較強(qiáng)的抗張強(qiáng)度,有利于早期功能活動(dòng)從而促進(jìn)內(nèi)源性愈合,抑制粘連。ZHOU 等[44]開(kāi)發(fā)了一種納米顆粒-bFGF-VEGF 復(fù)合縫線,通過(guò)雞趾屈肌腱損傷模型證明,運(yùn)用新型縫線能使肌腱強(qiáng)度大幅提高,粘連程度明顯降低,但其臨床轉(zhuǎn)化還有待探索不同劑量的質(zhì)粒對(duì)縫線治療效果的影響,并優(yōu)化最佳劑量。
肌腱修復(fù)術(shù)后多用石膏和支具固定保護(hù),但是持續(xù)固定并不利于肌腱的恢復(fù),保護(hù)性的功能鍛煉可以通過(guò)促進(jìn)內(nèi)源性愈合從而減少粘連發(fā)生。在肌腱愈合早期,術(shù)后的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)使肌腱滑動(dòng)增加來(lái)防止粘連,被動(dòng)運(yùn)動(dòng)則不足以進(jìn)行肌腱修復(fù)[45]。Kleinert 夾板提供了“主動(dòng)伸被動(dòng)屈”模式,通過(guò)橡皮筋牽拉使患者被動(dòng)屈指,再由患者主動(dòng)伸指,達(dá)成屈肌腱的滑動(dòng)[46]。并且該模式隨著技術(shù)的發(fā)展不斷改進(jìn),增加了被動(dòng)伸直和主動(dòng)屈曲等活動(dòng)模式,均在一定程度上有利于肌腱的術(shù)后康復(fù)。此外,如高頻電療、磁療、超聲波治療等物理方法[47],可以通過(guò)促進(jìn)廢物代謝和炎癥物質(zhì)排出防治粘連。肌腱粘連患者的工作和生活能力均有所下降,嚴(yán)重影響心理健康,必要時(shí)可進(jìn)行心理疏導(dǎo)治療。肌腱粘連的康復(fù)方法多元,臨床上可選用多種方法聯(lián)合治療。
防治肌腱粘連機(jī)制的關(guān)鍵在于促進(jìn)內(nèi)源性愈合。相關(guān)信號(hào)通路中TGF-β 是導(dǎo)致粘連最關(guān)鍵的細(xì)胞因子,其分子機(jī)制還有待深入研究。此外,由于早期功能性活動(dòng)可以顯著減少粘連,力學(xué)載荷對(duì)細(xì)胞排列與炎癥反應(yīng)的影響也不可忽視。臨床上,肌腱修復(fù)手術(shù)可通過(guò)改良縫合方法及研發(fā)新型縫線預(yù)防術(shù)后粘連,術(shù)后配合康復(fù)治療可有效防止粘連。材料聯(lián)合藥物是當(dāng)前防治肌腱粘連研究的熱點(diǎn)?,F(xiàn)有的防粘連膜主要發(fā)揮物理屏障作用,在防治肌腱粘連上可探討精準(zhǔn)給藥,通過(guò)抗炎、抗代謝、抗氧化應(yīng)激、抑制TGF-β等途徑實(shí)現(xiàn)高效抑制粘連。但由于部分藥物和材料缺乏臨床試驗(yàn),還有待進(jìn)一步改進(jìn)與轉(zhuǎn)化研究。
利益沖突聲明/Conflict of Interests
所有作者聲明不存在利益沖突。
All authors disclose no relevant conflict of interests.
作者貢獻(xiàn)/Authors'Contributions
劉珅、沙攀、趙雪雯、朱浩天、高崇洲參與了綜述的構(gòu)思、論文的寫(xiě)作與修改;劉珅負(fù)責(zé)確定論文主題與指導(dǎo)論文修改。所有作者均閱讀并同意了最終稿件的提交。
The manuscript was conceived,drafted and revised by LIU Shen,SHA Pan,ZHAO Xuewen,ZHU Haotian and GAO Chongzhou. LIU Shen was involved in defining the topic and guiding the revision of the paper.All the authors have read the last version of paper and consented for submission.
·Received:2022-07-03
·Accepted:2022-08-10
·Published online:2022-08-28
參·考·文·獻(xiàn)
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