作者：江南大学附属医院骨科     刘俊杰

腱骨损伤是骨科临床疾病中常见的肌肉骨骼系统疾病，常导致严重的疼痛和残疾。这类损伤多发生在运动和日常活动中，前交叉韧带和肩袖是常见的腱骨损伤结构。肌腱和韧带附着于骨骼的界面被称为止点，这是该区域应力集中的部位，因此，前交叉韧带和肩袖容易发生过度使用损伤。统计数据显示，美国每年用于修复撕裂的肩袖肌腱手术超过27万例，此外，每年约有20万患者发生前交叉韧带损伤。临床上，大多数情况下需要外科肌腱或韧带重建来治疗肩袖和前交叉韧带止点损伤，通过将肌腱移植物插入骨隧道来实现腱骨愈合，但手术干预后的再撕裂率较高。为了在降低再撕裂率的同时获得满意的手术效果，目前学者们在动物模型研究和临床中试用了不同的生长因子、干细胞或生物材料等，以期促进腱骨愈合（见图1）。本文就目前新的干细胞技术在促进腱骨愈合中的潜在作用和相关机制进行综述。

正常腱骨止点的解剖结构

腱骨止点是连接肌腱和骨的重要结构，其主要功能是促进关节运动和维持稳定性。止点作为复杂应力的交汇处，在发生创伤时更容易造成损伤。在修复过程中，腱骨愈合是关键环节，但愈合过程复杂缓慢，容易受到影响。因此，促进腱骨愈合对恢复正常结构及功能至关重要。腱骨止点通常分为直接止点和间接止点两种类型。间接止点的一个典型例子是内侧副韧带在胫骨上的止点，由密集的纤维组织将韧带或肌腱连接到骨膜。相比之下，直接止点如肩袖和前交叉韧带的肌腱止点，存在纤维软骨组织将这些软组织结构连接到骨的深层结构。直接止点的过渡由4种截然不同但结构上连续的组织组成，包括肌腱或韧带、未钙化的纤维软骨、钙化的纤维软骨和骨（见图2）。这4种组织结构上的转变促进了力学性能从肌腱到骨的逐渐变化，从而避免了力学传导过程中的应力集中，实现了力的安全传递。腱骨止点这种独特的结构在损伤后被破坏几乎无法自行恢复，因此促进腱骨止点的功能和生物学恢复在再生医学中具有重要意义和紧迫性。

干细胞疗法

干细胞因其具有自我再生和修复的能力，已经被用于研究治疗前交叉韧带损伤和肩袖撕裂等肌肉骨骼损伤。根据其组织来源可以分为：胚胎干细胞、胎儿干细胞、脐带干细胞和成体干细胞。目前临床上有希望的成体干细胞主要有两种类型：造血干细胞和间充质干细胞。间充质干细胞是来源于中胚层并具有自我更新能力的多能成体干细胞，可以从骨髓、骨膜、滑膜、脂肪组织、骨骼肌等多种组织中获取和分离，并具有分化为脂肪细胞、软骨细胞、骨细胞等人体细胞的潜力，已经被广泛应用于促进腱骨愈合的治疗中。但每种来源的间充质干细胞各有优、缺点及分化能力。

骨髓间充质干细胞（BMSCs）      BMSCs在腱骨愈合中的作用已经得到了广泛的研究。Chenetal在研究中证实BMSCs能够促进大鼠肩袖的腱骨愈合，并探讨了该机制与通过抑制MI表型和促进M2表型在体内和体外对巨噬细胞极化产生的影响相关。但另一项研究发现，在兔前交叉韧带重建模型中使用自体去分化成骨骨髓间充质干细胞（De-BMSCs）与BMSCs进行比较，结果发现，De-BM-SCs组腱骨界面处Ⅰ型胶原蛋白、骨钙素和骨桥蛋白α1链的表达高于对照组和BMSCs组。显微计算机断层扫描的骨体积／总体积De-BMSCs组在第4和12周时显著大于对照组、BMSCs组，第12周时De-BMSCs组的隧道面积显著小于对照组或BMSCs组；De-BMSCs组在第4周和第12周的破坏载荷和刚度均显著高于对照组或De-BMSCs组。这些结果说明，与BMSCs相比，使用De-BMSCs更能促进腱骨界面的骨形成，增加重建前交叉韧带早期生物力学强度，是增强前交叉韧带重建隧道早期骨形成更有效的潜在选择。在Tieetal的另一项动物实验中也使用了De-BMSCs，同样证实了De-BMSCs比BMSCs具有更好地促进腱骨界面骨形成的作用，并且发现是通过Nanog／NFatc1／osterix信号通路介导增强了De-BMSCs的成骨作用。综上所述，BM-SCs对于腱骨愈合的效果已经毋庸置疑，且De-BM-SCs比BMSCs在腱骨愈合中具有更有效的作用。

肌腱来源干细胞（TDSCs）     研究发现，TDSCs是最适合用于修复肌腱界面的干细胞，因为tDSCs不仅具有与间充质干细胞相似的普遍干细胞特性（克隆性、高增殖能力和多分化潜力）、非免疫原性和免疫抑制性，而且具有很强的肌腱相关基因和蛋白特征，包括胶原Ⅰ（CollagenⅠ）、肌腱蛋白c（TNC）、肌腱／韧带细胞特异标志（SCX）和肌腱分子特异标志（TNMD）。与其他成体干细胞相比，获取tDSCs的创伤小、体外增殖能力强，是目前公认的组织工程种子细胞之一。在Heetal的一项研究中发现，tDSCs衍生的外泌体具有与BMSCs一样抑制MI表型和促进M2表型来对巨噬细胞极化产生影响的作用，并通过MIR-21a-5p的高表达来调控程序性细胞死亡因子4，改善腱骨界面的组织学结构、修复后肌腱的生物力学特性和关节功能。linetal将聚己内酯（pcl）和collagenⅠ制成混合静电纺丝纳米纤维膜作为tDSCs负载的支架，实验中通过CCCK-8算法发现，实验组Pcl／CollagenⅠ的细胞增殖在第3天后明显超过pcl组，并在第5天和第7天明显超过阳性对照组，在活／死细胞中同样可以发现实验组的活细胞数最多，说明Pcl／CollagenⅠ能够增强tDSCs增殖能力。

脂肪来源干细胞（aDSCs）       近年来，aDSCs在腱骨愈合和组织工程中的应用受到关注。aDSCs是从脂肪组织中分离获得的间充质干细胞，早在21世纪初就被发现，并显示出多向分化潜能和自我更新的强大能力。Kimetal在一项关节镜肩袖修复术中研究了注射aDSC负载的纤维蛋白胶对临床结果的影响，术后12个月的影像学检查显示，常规组35例患者中25例（71.4％）肌腱完全愈合，注射组35例患者中30例（85.7％）肌腱完全愈合；常规组10例（28.6％）、注射组5例（14.3％）出现肩关节再次撕裂。注射组的愈合率显著高于常规组，再撕裂率显著低于常规组（p＜0.01），表明在肩袖修复过程中注射aDSC负载的纤维蛋白胶可能有助于改善结构愈合效果。hurDetal在肩袖撕裂中使用自体脂肪衍生细胞（ua-aDRC）与皮质类固醇并比较两者的有效性和安全性，经过12个月随访，可以明确ua-aDRC是安全的并且可以改善肩关节功能。songetal在兔肩袖损伤模型中使用了冷冻保存的aDSC片（c-aDSC），结果发现，相较于对照组，c-aDSC组在术后12周的苏木精－伊红（he）染色中可见更好的纤维软骨再生以及更厚的再生肌腱；半定量分析显示，术后12周新鲜的aDSC片（ｆ-aDSC）组和c-aDSC组的肌腱纤维组织显著优于对照组，但仍低于正常组，ｆ-aDSC组和c-aDSC组在肌腱修复状态上比较差异无统计学意义；组织学评分显示，术后12周ｆ-aDSC组和c-aDSC组评分显著高于对照组；生物力学测试显示，术后6、12周肩胛上肌腱附着点的横截面积3组比较差异均无统计学意义，术后6周c-aDSC组的极限破坏载荷和刚度高于对照组，与ｆ-aDSC组相似；提示c-aDSC相较于对照组有更好的纤维软骨再生能力、肌腱组织恢复能力以及生物力学性能，并与ｆ-aDSC功能没有显著区别。因此作者认为，如果能证明c-aDSC在人体中的安全性和长期有效性，凭借程序化冷冻保存技术来保证其高效性和快捷性，它将在临床将可以得到广泛使用。

滑膜来源间充质干细胞（smSCs）       研究发现，相较于骨髓、脂肪等其他来源的间充质干细胞，smSCs具有更强的增殖能力和成软骨潜能。然而，smSCs需要从膝关节和肩部的肩峰下囊获取，需要进行二次手术，并且需要长时间的体外扩增才能获得足够的干细胞，这会给患者带来经济负担，也给临床试验带来困难。Nohetal以smSCs为基础，成功制备了无支架纤维软骨构建体，该构建体是由49106个smSCs先后在细胞生长培养基和分化培养基中培育而成，作者发现，当同时应用转化生长因子（TGF）-β和结缔组织生长因子时，在实验组中观察到smSCs分化成纤维软骨样特征；通过胶原酶处理改善肌腱的整合特性，发现相较于对照组，15min的胶原酶处理使细胞附着增加了1��9倍，而不会影响拉伸强度。这表明骨与无支架纤维软骨构建物之间、构建物与肌腱之间的整合增强。此外，以上研究通过he染色观察到实验组显示出直接附着于骨和肌腱的高细胞量组织团块，生物力学测试显示构建体组机械性能显著提升，尤以术后4周为著。上述结果提示smSCs无支架软骨工程与肌腱胶原酶联合治疗可促进前交叉韧带重建中的腱骨愈合。

外泌体      近年来的研究表明，干细胞治疗可能不仅仅通过细胞再生发挥作用，还可以通过间充质干细胞分泌的生物活性分子介导，这些分子包括生长因子、细胞因子和细胞外囊泡。外泌体是一种ø30～150nm的细胞外囊泡，具有脂质双层膜结构，是由各种类型的细胞通过胞吐作用自然释放的纳米级颗粒。作为间充质干细胞的关键分泌产物，外泌体被证明具有与亲代间充质干细胞相似的再生特性。在近年的研究中，外泌体已被用于腱骨愈合测试，且避免了全细胞移植稳定性低、免疫原性高、细胞活力难以维持以及植入细胞不受控分化等潜在风险。因此，外泌体在诊断或预后生物标志物、药物递送系统以及基因治疗的临床应用载体方面具有很高的潜力。外泌体促进腱骨愈合的机制主要通过以下3个途径。

外泌体调节 巨噬细胞的机制    当移植物被移植到骨隧道中时，最早的细胞反应是各种炎症细胞的聚集。研究表明，巨噬细胞在腱骨损伤的发生和进展中发挥着关键作用。炎症组织区域的巨噬细胞来源于血流中的单核细胞，是一组具有不同表型和功能的异质性细胞。活化的巨噬细胞可分为2大类：一是MI型，即经典活化的巨噬细胞表型，通过分泌大量促炎细胞因子参与细胞碎片清除和宿主防御，加速炎症的发展；二是M2型，即替代性激活的巨噬细胞表型，具有抗寄生虫作用，可通过释放抗炎细胞因子（如白介素-10，TGF-β）发挥抗炎作用，促进组织再生修复。在腱骨愈合过程中，MI型巨噬细胞的大量聚集发生在重建部位愈合早期。因此，通过调控巨噬细胞由MI向M2转化，可以减轻巨噬细胞的炎症反应，从而在促进腱骨愈合中发挥关键作用。Xuetal将来自髌下脂肪垫的外泌体用于大鼠前交叉韧带重建模型中，在术后第4、8周时，通过生物力学测试观察到实验组的失效载荷相较于空白组和实验组都有显著提高；术后第4周时，3组刚度比较差异无统计学意义，但到术后第8周时，相较于对照组、空白组，实验组的刚度显著提高。此外，在术后第4周时实验组的关节内移植物比其他组观察到更多的细胞浸润，在第8周时实验组观察到组织更规则的纤维和成熟胶原蛋白，移植物骨界面处的促炎MI巨噬细胞明显减少，修复性M2巨噬细胞数量增加。由此推测，髌下脂肪垫的外泌体加速腱骨愈合和重塑是由于巨噬细胞极化的免疫调节所致。在Lietal的研究中同样也验证了此观点，并且发现外泌体是通过MIR-23a-3p途径促进MI巨噬细胞向M2巨噬细胞极化，从而促进腱骨界面的早期愈合。

外泌体促进血管生成的机制     研究表明，新生血管的形成对促进腱骨愈合至关重要。因此，探索血管生成的潜在机制对促进腱骨愈合具有重要意义。近年来，虽然已有许多关于外泌体促进腱骨愈合的研究报道，但探讨外泌体在改善血管生成相关腱骨愈合中作用的研究仍较少。在一项研究中，研究者将外泌体注射到肩袖重建后的大鼠尾静脉中，发现外泌体不仅通过抑制炎症促进肩袖重建后的腱骨愈合，还能通过血管内皮生长因子（VEGF）和Hippo信号通路促进血管生成，从而发挥治疗作用。此外，Wangetal发现，Yes相关蛋白转录共激活因子作为VEGF信号通路的关键介质，对血管的形成至关重要，其活性主要通过Hippo通路进行调节。因此，进一步研究外泌体通过VEGF信号通路促进血管生成的机制将为促进腱骨愈合提供一条新途径。

外泌体调节骨代谢的机制     骨骼代谢受骨生成和骨溶解的平衡调节。一方面，骨生成是生物体内骨重建过程中BMSCs直接分化为成骨细胞的高度调控过程。成骨细胞特异性转录因子RUNT相关转录因子2（RUNX2）和Osterix（OSX或SP7）是成骨细胞分化所必需的转录因子，调节许多骨相关基因的表达，被称为成骨分化的标志物。腱骨损伤中的外泌体可通过增加转录因子RUNX2和osx的表达影响成骨细胞的增殖、迁移和分化。Fuetal在大鼠肩关节损伤模型中，局部注射脂肪来源干细胞外泌体－水凝胶复合物增强了肩袖修复和腱骨愈合，这可能是由于脂肪来源干细胞外泌体诱导腱源性干细胞的成脂和成骨分化，导致成骨标志物RUNX2、成软骨标志物Ｙ染色体性别决定区－盒转录因子9以及成肌腱基因TNC、TNMD和SCX显著上调。另一方面，骨溶解显著阻碍骨向移植肌腱内生长，降低腱骨止点的拔出力和刚度，导致早期骨折愈合延迟和手术失败。破骨细胞是由造血干细胞来源的单核细胞和巨噬细胞谱系祖细胞（破骨细胞的祖细胞）分化而来，是体内唯一参与骨组织破坏和吸收的细胞类型。在Wangetal的研究中发现，mir-6924-5p丰富的外泌体可以有效抑制隧道骨溶解，通过靶向破骨细胞刺激跨膜蛋白和趋化因子基质细胞衍生因子1，可有效增强腱骨愈合的生物力学强度。因此，抑制破骨细胞活性或破骨细胞生成以及促进成骨，可为增强腱骨止点处骨整合以促进腱骨愈合提供潜在靶点。

讨论

近年来，随着生物工程技术快速发展，生物材料在组织修复领域的应用日益成为热点，羟基磷灰石、水凝胶微球、纳米仿生支架和其他骨无机成分已被应用于促进腱骨愈合的研究。临床前研究取得了较好的疗效，但临床研究结果尚未取得令人满意的效果。一方面可能是因为目前临床研究较少，一些潜在的策略尚未被研究清楚。另一方面，由于前交叉韧带或肩袖重建术后患者功能评估困难，随访难度较大。生物材料在促进腱骨愈合中的作用主要是作为骨隧道中纤维细胞和成骨细胞的支架，促进骨形成，还作为药物载体，在一定时间内促进药物持续有效释放，以保证药物疗效，从而达到促进腱骨愈合的最佳目的。因此，生物材料的应用在与其他治疗策略（如本文中提到的干细胞、外泌体等）广泛结合后，预期对腱骨愈合有更佳的修复效果。外泌体是近几年组织工程和细胞疗法的热点，虽然目前还有一些局限性，但基本的研究方向已经确定。未来还需继续在外泌体的3个功能方向和作为药物载体功能方面进一步深入研究。目前，上述研究方法大多在实验研究中取得了令人满意的结果，但由于临床研究相对较少，这些策略大多尚未在临床广泛开展，还需要进一步的临床研究来证实其长期效果。

来源：临床骨科杂志2026年4月第29卷第2期