促進(jìn)骨折愈合方法的研究近況

1、促進(jìn)骨折愈合方法的研究近況關(guān)鍵詞：骨折愈合誘導(dǎo)成骨 骨折愈合是一個影響因素眾多、極其復(fù)雜的生理過程。 近年在探討促進(jìn)骨折愈合方法及機(jī)制方面的研究取得了令 人矚目的進(jìn)1. 骨生長因子及誘導(dǎo)成骨骨折愈合是通過爬行替代還 是骨誘導(dǎo)來完成多年來一直存在分歧。uris t （1965）將脫鈣 骨植入肌肉內(nèi)，成功地誘發(fā)異位成骨，并預(yù)言脫鈣骨中含有 一種特殊蛋白，可以誘導(dǎo)血管周圍游走的間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為 骨系細(xì)胞，該蛋白稱為骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bmp）。隨后于1982 年從牛骨中提純了 bmp（bbmp），并對生化等方面的特性進(jìn)行了深入研究，從而闡述了骨折愈合新理論誘導(dǎo)成骨chalmers等1）提出誘導(dǎo)成骨三要素

2、：（1）誘導(dǎo)刺激物bmp； （2）bmp的靶細(xì)胞間充質(zhì)類細(xì)胞；（3）有利于骨生 長的血供環(huán)境。繼urist之后已從人及許多動物骨組織中提 純了bmp。實(shí)驗(yàn)表明正常骨組織中bmp主要位于骨膠原纖維、 骨膜及骨髓基質(zhì)中2）。bmp還存在于小鼠及人的骨肉瘤組 織中，但軟骨肉瘤中卻沒有測到bmp的存在3。臨床應(yīng)用 bmp修復(fù)骨缺損先后有成功報道4，5）。然而bmp在骨內(nèi) 含量極微，約lmg/kg濕骨，且在體內(nèi)迅速彌散、降解（6）， 因此僅用bmp修復(fù)骨缺損用量太大4），使臨床應(yīng)用受到限 制。如何以最小的bmp用量獲取較大的成骨效應(yīng)，成為被關(guān) 注的問題7)。近年許多學(xué)者將bmp與載體結(jié)合組成其釋 放系統(tǒng)

3、(bmp/載體)來解決這些問題8、9。常用的載體有 鈣磷陶瓷人工骨、生物玻璃、石膏、膠原及纖維蛋白凝塊等。 bmp賦于載體骨誘導(dǎo)能力，載體則充當(dāng)bmp的釋放系統(tǒng)，并 為新骨的形成提供支架和場所。據(jù)urist等9介紹bmp/ 磷酸三鈣植入肌肉內(nèi)其誘導(dǎo)的新骨量比單用bmp大12倍， 表明bmp借助載體緩慢釋放，不斷作用于靶細(xì)胞，誘導(dǎo)形成 更多新骨。此外bmp基因重組蛋白的研究也受到重視10 )。 有關(guān)bmp應(yīng)用方式，除手術(shù)切開植入外，近有學(xué)者將腿p與 成纖維細(xì)胞因子(fgf)復(fù)合物經(jīng)皮注射，促進(jìn)骨愈合。這些 新的組合及給藥途徑，將為臨床應(yīng)用帶來積極影響。(1) p 轉(zhuǎn)化生長因子0 tgf):是一類

4、功能復(fù)雜的蛋 白多肽，具有多種生物活性和調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生長、分化作用， 骨折后24小時血腫中即可出現(xiàn)。浸潤在血腫中的皮質(zhì)骨一 一骨膜界面由于受到3 tgf的作用，出現(xiàn)骨膜增生和膜內(nèi) 成骨現(xiàn)象。在軟骨痂形成期出現(xiàn)3 tgf基因表迗高峰，刺 激骨細(xì)胞中dna的重組和合成，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和骨基質(zhì)合成。 在體外ptgf具有誘導(dǎo)正常骨產(chǎn)生軟骨組織和軟骨內(nèi)鈣化 的作用。另外3tgf通過對破骨細(xì)胞的影響，抑制骨吸收。 有學(xué)者認(rèn)為bmp是3tgf超家族的一種11。(2)血小板衍生因子(pdgf):最初(19 74)發(fā)現(xiàn)pdgf主要 是由血小板釋放以后又從正常組織、新生組織如骨髓和骨細(xì) 胞中以及腫瘤組織如骨肉瘤中分

5、離出來。對骨折愈合早期具 有重要作用，誘導(dǎo)骨折周圍細(xì)胞發(fā)生趨化反應(yīng)，刺激骨細(xì)胞 dna和蛋白質(zhì)合成，同時又能與其它生長因子或激素互相作 用，既能促進(jìn)骨形成，又能刺激骨吸收，對骨重建具有雙向 調(diào)節(jié)作用。(3) 類胰島素生長因子(igf):是一族依賴生長激素的多 肽，包括igf1和igf2,分子量分別為7600和780 0，能由 骨、軟骨和其它多種組織合成，有胰島素樣作用，促細(xì)胞分 裂。igf具有延長生長激素半衰期、調(diào)節(jié)其活性，刺激骨基 質(zhì)合成，促進(jìn)骨生長的功能。(4) 成纖維細(xì)胞生長因子(fgf):最初是從牛腦垂體分離 出來，后來發(fā)現(xiàn)在人體組織包括骨基質(zhì)中廣泛存在，包括 afgf和bfgf，分子

6、量分別為1700 0和16000，主要氨基酸 順序相似，并具有相似的生物活性。fgf對血管內(nèi)皮細(xì)胞有 明顯的增殖促進(jìn)作用，是毛細(xì)血管增殖的刺激劑12，刺 激骨折斷端骨痂和骨移植物周圍毛細(xì)血管增生，提前血管重 建，提高bmp和骨移植物活性，對血運(yùn)不良的骨折可能有積 極影響。骨培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)fgf能刺激dna合成和細(xì)胞復(fù)制，促使 骨細(xì)胞增多。fg f刺激血管化和骨細(xì)胞復(fù)制的兩種作用相結(jié)合，對骨折修復(fù)具有重要調(diào)節(jié)作用。graves等13)將0tgf、pdgf、igf, fgf及bmp統(tǒng)稱為生長因子(5)骨衍生生長因子(bdgf):是多肽類p微球蛋白，分子量為11800。在哺乳動物的細(xì)胞表面均可發(fā)現(xiàn)，是通過

7、結(jié) 合到其他生長因子和激素的受體上間接地對骨細(xì)胞起調(diào)節(jié) 作用，使骨細(xì)胞數(shù)量增加并聚集。體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)bdgf能刺激 合成骨膠原和dna14)。(6)神經(jīng)生長因子(ngf):是最早發(fā)現(xiàn)的生長因子，其組 織來源和分子量差別很大，其中分子量為1160 0的ngf與骨 折愈合密切相關(guān)，對成骨細(xì)胞有促有絲分裂作用，主要參與 骨痂形成及骨化。另外其它一些來自血細(xì)胞的衍生因子如白細(xì)胞溶菌素、 腫瘤壞死因子、淋巴細(xì)胞毒素、干擾素等以刺激骨吸收為主 15)，可能與骨折愈合塑形有關(guān)，但對早期新骨形成不利。2. 植骨術(shù)骨移植是治療骨缺損、促進(jìn)骨愈合應(yīng)用最廣泛 最成熟的方法，隨著基礎(chǔ)研究的深入其地位將越發(fā)重要。(1)自

8、體骨移植不但起到支架作用，而且提供大量成骨 細(xì)胞，具有良好的成骨誘導(dǎo)性。有報道髓腔內(nèi)大段自體皮質(zhì) 骨移植作為“生物髓內(nèi)針”既有內(nèi)固定作用，又有成骨作用， 同時又是理想的生物降解材料，在骨結(jié)構(gòu)重建中具有獨(dú)特的 優(yōu)越性。骨膜可人為塑形，具有較強(qiáng)的成骨及誘導(dǎo)成骨能力， 主要用于骨與軟骨缺損的修復(fù)。骨髓作為一個器官具有造血 和成骨功能，由于其特殊的流動性，可經(jīng)皮注射移植16, 17)。骨髓移植加速骨愈合的機(jī)制是：帶入了大量的成骨 細(xì)胞；提早啟動骨愈合進(jìn)程；引起骨折愈合過程中2次 損傷，刺激機(jī)體釋放更多的成骨活性物質(zhì)。（2）同種異體骨存在免疫排斥反應(yīng)，通常采用煮沸、脫 鈣、深低溫冷凍、凍干、輻照等方法處

9、理保存，與bmp、生長 因子及自體骨髓組成復(fù)合物移植，已有實(shí)驗(yàn)及臨床報道。胎 兒骨無明顯排斥反應(yīng)，且具有較強(qiáng)的誘導(dǎo)成骨能力。異種骨 來源廣泛，關(guān)鍵是解決免疫排斥反應(yīng)，保留誘導(dǎo)成骨能力， 實(shí)驗(yàn)室研究已有嘗試18）。3. 骨折部加壓治療加壓方法包括外固定架、加壓鋼板及 加壓釘?shù)?。wolf學(xué)說認(rèn)為加壓可以改善細(xì)胞功能，增加局部 血供，促進(jìn)骨折愈合。近年發(fā)現(xiàn)鋼板彈性模量遠(yuǎn)高于皮質(zhì)骨， 產(chǎn)生應(yīng)力遮擋，導(dǎo)致局部骨質(zhì)疏松，引起學(xué)者們廣泛關(guān)注， 開始尋求與皮質(zhì)骨剛度近似的接骨板及新的降解材料。80年 代國外學(xué)者觀察到對骨折斷端施以低頻周期性載荷，可以防 止骨質(zhì)疏松，促進(jìn)新骨形成，有利于骨折愈合19, 20）。

10、4. 電刺激成骨50年代yasuda研究了骨的電特性，闡述 了骨的壓電現(xiàn)象，證明在陰極周圍有新骨形成。隨后有許多 實(shí)驗(yàn)及臨床應(yīng)用相繼報告2123）。應(yīng)用方式有全置入式、 半置入式和非置入式，采用的電流有恒定直流電、脈沖電流、 電磁場及駐極體等。5. 微量元素與骨折愈合骨折后體內(nèi)鋅重新分布，血清鋅 顯著下降，骨痂中鋅含量增高。實(shí)驗(yàn)表明補(bǔ)鋅的家兔其骨痂 量、鈣化時間及生物學(xué)性能均優(yōu)于對照組。鋅與骨折愈合過程中分化增殖的多種細(xì)胞所需酶的活性有關(guān)，并參與骨鹽形 成。鐵是細(xì)胞色素系統(tǒng)過氧化氫酶的重要組成部分，有重要 的輸氧功能，在供氧充足情況下骨樣組織可直接成骨。錳參 與膠原及粘多糖合成。銅在骨折愈合全

11、過程均有高水平值出 現(xiàn)。鎂在骨折愈合早、中期活躍。鎳在中、末期較活躍。而 鍶則始終呈現(xiàn)一峽谷狀變化曲線24）。6 .藥物治療左旋多巴能夠間接促進(jìn)內(nèi)源性生長激素分 泌，利于骨鹽形成與沉積25）。骨折愈合刺激素是微生物 的代謝產(chǎn)物，骨折處局部注射，刺激毛細(xì)血管增生，復(fù)活骨 折處細(xì)胞代謝，促進(jìn)骨折愈合。祖國醫(yī)學(xué)認(rèn)為氣滯血瘀是骨 折的病理核心，活血化瘀藥如紅花、丹參等均有利于骨折愈總之促進(jìn)骨折愈合的方法不一，機(jī)制各異，尚沒有一種 理論可以解釋骨折愈合的所有問題。近年在bmp的純化及臨 床應(yīng)用，各類生長因子的調(diào)節(jié)機(jī)制，成骨細(xì)胞的體外培養(yǎng)等 方面成績斐然，相信不久的將來一定會有新的理論與技術(shù)問 世，服務(wù)于

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