老年髋部骨折后死亡原因的研究进展

                 作者：李宗虎，曲彦隆，周继辉，武志超，高军胜

【关键词】  肌腱

　　组织工程化肌腱原理是将分离的高浓度有活力的肌腱种子细胞种植于生物相容性好，可生物降解的细胞载体中，体外培养后植到缺损部位，形成新的、自身的，具有功能的肌腱组织，最终达到生物学意义上的完全修复。现就肌腱组织工程中肌腱细胞的特征、种子细胞来源、支架材料的制备、临床应用和面临的问题和展望等做一综述。
   
　　1肌腱细胞的特征

　　1.1 一般特征
   
　　肌腱组织工程的构建必需要有活的肌腱细胞。1971年Debm首次从鸡胚中分离培养出肌腱细胞。杨志明等［1］发现原代培养时，刚游离出的肌腱细胞呈圆形，有折光性，36 h后大部分细胞贴壁，48 h后贴壁细胞延展为梭形，7～9 d形成单层细胞。传代细胞一般6 h贴壁，18 h延展为梭形，5～7 d可形成单层细胞。

　　1.2肌腱细胞生长的影响因素
   
　　杨志明等研究表明［2］，类胰岛素生长因子-1(insulin?like growth factor?1，IGF)能促进肌腱细胞分化而不导致细胞肥大。项舟等研究表明［3］，IGF?Ra对肌腱细胞的生长有明显抑制作用，合成的IGF?１ mRNA正义寡核苷酸链不抑制肌腱细胞增殖。徐红立等［４］发现血管内皮因子mRNA在肌腱受损后逐渐增加。程昌志等［5］利用重组的真核表达载体成功的介导外源性胰岛素样生长因子I基因转染肌腱细胞。沙德峰等［6］在大鼠肌腱损伤缝接处置入碱性成纤维细胞生长因子复合缓释降解膜，实验结果显示碱性成纤维细胞生长因子复合缓释降解膜不仅加快了愈合过程，而且达到减轻或防止黏连形成的作用。Wang等［7］将血小板源性生长因子-B基因转移到大鼠屈肌腱，结果发现I型胶原基因的表达水平较对照组有显著增高。Campbell等［8］发现转化生长因子β1和转化生长因子β3能够诱导瘢痕组织形成。

　　2 种子细胞

　　2.1 间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)
   
　　骨髓MSCs是一群具有多相分化潜能的细胞，在特定的诱导条件下可分化为骨髓细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌腱细胞、神经细胞、心肌细胞、肌原细胞等，它的优点是取材方便，机体损伤小，可通过血脑屏障，体外培养可以多次传代并保持分化能力，易扩增数量，同种异体移植或异种移植不发生免疫排斥反应，有多相分化的潜能，适用于多种组织的修复重建。
   
　　因此，MSCs可以作为肌腱组织工程较理想的种子细胞来源。路艳蒙等［9］将BMP12(bone morphogenetic protein 12)基因转入MSCs，以人发角蛋白人工腱(human hair keratin，HHK)作载体，植入肌腱损伤部位，发现植入部位产生的新生腱胶原纤维的排列整齐，具有腱细胞形态特征。曲彦隆等［10］给予MSCs细胞应力刺激能够加速细胞的生长繁殖。Hoffmann等［11］研究了一种新方法，基于特殊Smad8分子促进MSCs分化为肌腱细胞，结果表明BMP12在促进MSCs分化过程中起到了关键作用。

　　2.2胚胎干细胞(embryonic stem cells，ES)
   
　　因其具有全能性和无限增殖能力，因此倍受家青睐。科学家已成功地将人类ES细胞诱导分化为造血细胞、血管内皮细胞、神经细胞、肌肉细胞、脂肪细胞、软骨细胞、骨细胞等［12,13］。
   
    但是胚胎干细胞的研究涉及一系列伦理问题，此外有许多技术难题如：(1)具有形成畸胎瘤的可能性；(2)如何控制ES定向分化；(3)免疫排斥反应。因此用于临床还需要一定时间。

　　2.3  自体肌腱细胞
   
　　刘永涛等［14］在完善免疫功能的Leghorn鸡的趾深屈肌腱原位应用自体肌腱细胞，在鸡趾屈深肌腱原位形成与正常肌腱在组织学、生物力学等各方面都相似的组织，但目前获得大量有功能性的肌腱细胞比较困难，而且通过分离分化而获得的肌腱细胞，在体外培养条件下，增殖相对缓慢，经过多次传代后，细胞逐渐丧失增殖能力。

　　2.4  成纤维细胞
   
　　肌腱细胞是特殊的成纤维细胞。陈兵等［15］研究发现采用成纤维细胞与此同时PGA所形成的复合物植入肌腱缺损部位，6周后形成的新生组织在细胞和胶原的形态与排列方式上，均与正常肌腱相似。若成纤维细胞作为组织工程肌腱种子细胞的来源，则可望基本解决组织工程种子细胞缺乏的问题。

　　3支架

　　3.1肌腱组织工程支架特点
   
　　理想的组织工程支架材料通常应具有以下特点：(1)良好的生物相容性，其本身或可降解产物无毒性，不引起炎症和免疫排斥反应；(2)与肌腱恢复周期相适应的生物降解时间，通常肌腱愈合分为3个时期：术后1周左右是营养缺乏期，2～4周是修复期，4周以后是重建期，故所选材料的降解和性能损失时间控制在4周左右比较合适；（3）良好的结构相容性［16～17］，具有一定的力学强度；(4)良好的表面积与体积比；(5)良好的血管，神经可长入性。由于肌腱是一种特殊的组织，作为肌腱组织工程支架材料除具备以上共性外，还应有能弯曲，有韧性，可承受一定拉力等特性。

　　3.2  肌腱组织工程应用材料分类
   
　　肌腱组织工程应用材料分为3类：(1)人工合成材料；(2)天然生物材料；(3)复合材料。

　　3.2.1 人工合成材料 

　　包括：(1)无机材料如碳纤维，尼龙等，其中碳纤维应用最广。但碳纤维属于不可降解材料；(2)有机高分子聚合物 目前被广泛采用的主要为聚乳酸(polylatic acid，PLA)和聚羟基乙酸(poliglycolic acid，PGA)。这些材料具有可调控，可标准化生产，可降解，细胞相容性好等优点。但在强免疫的大动物体内应用时，局部大量炎细胞侵润，效果并不理想。

　　3.2.2  天然生物材料 

　　该材料是从人或动物的组织中提取，它一般都无毒，亲水，生物相容性及细胞亲和性好，来源广泛，且保留了正常组织内的网架结构，空间结构好，能够为种子细胞的黏附，增殖，分化和分泌细胞外基质提供三维结构［18～19］，是较理想的组织工程支架材料。例如多聚氢氧链烷酸酯(poly hydroxyalk anoates，PHA)［20］有较好的生物相容性、可降解性、机械性，应用前景广泛。但天然生物材料存在强度和加工性能较差，降解速度无法调节，重复性差等缺陷。从生物体内提取的细胞外基质材料由于目前纯化比较困难，往往难以将蛋白质等免疫原性物质彻底清除干净，移植后仍然存在不同程度的免疫排斥反应。如果在上述问题方面获得突破，天然生物材料无疑有广泛前景。

　　3.2.3 复合材料 

　　这是研究者正致力于研究的结合前2类材料优点的细胞支架。龙剑虹等［21］以MSCs为种子细胞，以胶原-PGA为支架在体外初步预构组织化肌腱，发现体外预构的组织工程化肌腱具有良好的形态，细胞伸展成梭形，沿聚羟基乙酸缝线大致平行排列。

　　3.3 支架制备
   
　　对于组织工程化肌腱，考虑到其本身生理结构，将支架做成绳索状或纤维状比较合理。这种结构的获取方法有三维编织、针织机织以及无纺布等。其中通过三维编织获得的织物是完全整体的连续纤维织造结构，是一种较理想的肌腱修复支架结构。

　　4 临床应用
   
　　Ge等研究［22］靠人工智能系统治愈28例实验动物(总数30例)，支持了人工智能系统在肌腱组织工程的应用。Luo等［23］研究了屈肌肌腱外科手术，通过在细胞、分子、基因水平的肌腱愈合，可以使外科医生调整正常的恢复过程。Landis等［24］研究组织工程在关节应用的可能性，潜在性。组织工程的应用将非常广泛。

　　5　目前所面临的主要问题与展望

　　5.1面临的问题
   
    肌腱细胞如何大量稳定扩增，传代问题，免疫排斥反应，细胞在材料上的黏附能力及支架材料上的增殖和功能分化，支架材料降解与细胞功能同步增长化，构造模拟人体的三维张力环境等都是今后应该解决的问题。

　　５.2 展望
   
　　肌腱细胞在体外培养条件下，增殖缓慢且逐渐丧失增殖能力，因此寻找调控肌腱细胞生长的方法将是一个热点。如何提高支架材料应用性，减少抗原性，研制符合要求的支架材料是一个重要方向。组织工程肌腱要真正应用于临床，关键是如何模拟体内环境，在体外成功构建肌腱组织，因而在体外模拟体内环境进行组织工程的构建是未来的研究方向［25］。

【】
  　　［1］杨志明，解慧琪，项舟，等．转化人胚腱细胞的体外培养及生物学特性研究［J］．修复重建外科杂志，1999，13(2)：99．

　　［2］杨志明，项舟，邹立群．类胰岛素因子-1作用下肌腱细胞周期改变［J］．中国修复重建杂志，1997，11：296．

　　［3］项舟，杨志明，张朝良，等.阻断胰岛素因子-1受体系统对肌腱细胞生长的影响［J］．中国修复重建外科杂志，1998，12：35．

　　［4］徐红立，王爱民．肌腱愈合早期血管内皮生长因子及其受体的表达［J］．中国矫形外科杂志，2004，12(11)：842-844．

　　［5］程昌志，张正治．肌腱愈合及黏连形成机制的研究：胰岛素样生长因子-1基因真核表达载体的构建及表达［J］．中国临床康复，2004，8(20)：3984-3986.

　　［6］沙德峰，辛昌泰，杨晓霞，等．肌腱损伤缝接处置入碱性成纤维细胞生长因子复合缓释降解膜［J］.中国修复重建外科杂志，2004，18(2)：148-151．

　　［7］Wang XT，Liu PY，Tang JD．Tendon healing in vitro：genetic modification of tenocytes with exogenous PDGF gene and promotion of collagen gene expression［J］.J Hand Surg(Am)，2004，29(5)：884-890.

　　［8］Campbell BH，Agarwal C，Wang JH．TGF?betal，TGF?beta3，and PGE(2)　regulate　contraction of human patellar tendon fibroblasts［J］．Biomech Model Mechanobiol，2004，2(4)：239-245.

　　［9］路艳蒙，傅文玉，乔东访，等．间质干细胞修复损伤肌腱的超微结构观察［J］.显微学报，2002，21(5)：493．

　　［10］曲彦隆，杨卫良，孟样文，等．梯度降解软骨支架材料应力刺激下与骨髓基质干细胞复合三维培养的实验研究［J］.中国矫形外科杂志，2006，6(14)：779-782．

　　［11］Hoffmann A，Pelled G，Turgeman G，et al．Neo?tendon formation induced by manipulation of the Smad8 signalling pathway inmesenchymal stem cells［J］．J Clin Invest，2006，116(4)：863-866．

　　［12］Kramer J，Hegert C，Guan K，et al．Embryonic stem cell derived chondrogenic differentiation in vito activation by BMP22 and BMP24［J］．Mech Dev，2000，92：193．

　　［13］Buttery L，Bourne S，Xynos J，et al．Differentiation of osteoblasts and in vitro bone formation from murine embryonic stem cells［J］．Tissue Engineering，2001，7：89．

　　［14］刘永涛，商庆新，曹谊林，等.组织工程技术修复自体肌腱缺损的实验研究［J］.中华医学杂志，2001，81(8)：500．

　　［15］陈兵，丁小邦，刘方军，等．皮肤成纤维细胞构建组织工程化肌腱［J］．中国重建外科杂志，2002，82(16)；1105．

　　［16］曲彦隆，杨志明，朱伟南．衍生肌腱支架材料的细胞相容性研究［J］.中华骨科杂志，2006，12：842-845．

　　［17］曲彦隆，杨志明，解慧琪，等．组织工程肌腱对T淋巴细胞亚群及其受体的影响［J］．中国修复重建外科杂志，2001，15：101-105.

　　［18］曲彦隆，杨志明，谢慧琪，等．三维培养状态下肌腱细胞骨架对肌腱细胞生物学行为的影响［J］.中华实验外科杂志，2004，21(6)：657-658．

　　［19］曲彦隆，杨志明，谢慧琪，等．梯度降解三维支架材料与肌腱细胞复合培养的实验研究［J］．中华显微外科杂志，2004,27(3)：193-195．

　　［20］Chen ＧＱ，Wu Q．The application of polyhydroxyalkanoates as tissue engineering materials［J］．Biomaterials，2005，26(33)：6565-6578．

　　［21］龙剑虹，祁敏，黄晓元．骨髓间质干细胞体外预构组织工程化肌腱的实验研究［J］．中国医学杂志，2004，14(9)：39．

　　［22］Ge H，Xu J，Zhou X．Decision support for tendon tissue engineering［J］．J Med Eng Technol，2006，30(2)：69-72．

　　［23］Luo J，Mass DP，Phillips CS，et al．The future of flexor tendon surgery［J］．Hand Clin，2005，21(2)：267-273．

　　［24］Landis WJ，Jacquet R，et al．The potential of tissue engineering in orthopedics［J］．Orthop Clin North(Am)，2005，36(1)：97-104．

　　［25］翟华玲．组织工程人工肌腱的研究进展［J］．国外医学生物学工程分册，2004，27(2)：104．