卢锡钦,田军

(1.哈尔滨医科大学，哈尔滨 150000； 2.哈尔滨医科大学附属第二医院骨外九科，哈尔滨 150000)

20世纪50年代，Ilizarov[1]发现，向同一方向持续缓慢牵拉骨、神经、肌肉、血管的过程能够刺激上述组织的再生，并将该现象称为“张力-应力法则”，并在该基础上发展成Ilizarov技术。随后的动物实验证实，稳定缓慢应力牵拉区域的血管网会出现再生状态，加快创面的愈合[2-3]。Barker等[4]的临床实践证实，牵拉可促进骨折不愈合患者的骨骼、神经、血管和肌肉的生长。因此，Ilizarov技术被广泛应用于临床，如在创伤骨科、矫形骨科、肢体延伸方面均有不错的效果。20世纪90年代，Ilizarov技术开始在中国应用，潘少川等[5]应用Ilizarov技术成功治疗了17例胫骨假关节和骨缺损患者。秦泗河[7]进一步完善了胫骨横向骨搬移技术，不仅实现了骨的再生，还实现了血管、神经的再生。曲龙[6]提出，将Ilizarov技术用于下肢缺血性疾病，并在Ilizarov技术器械基础上，改良研发了手术器械，设计了手术方案。骨搬移微血管网再生技术在借鉴骨搬移技术的基础上产生[8]。目前胫骨横向骨搬移技术受到越来越多的关注，临床应用范围逐渐扩大。现就胫骨横向骨搬移技术机制及临床应用进展予以综述。

1 胫骨横向骨搬移的机制

1.1骨形态发生蛋白(bone mophorgenetic protein，BMP)促使骨的再生 胫骨横向骨搬移将牵拉区域的缓慢持续应力转变为生物信号，促使了牵拉区域骨组织的再生，达到修复目的。Rauch等[3]在兔的胫骨截骨搬移过程中发现，搬移牵拉区域的BMP-2、BMP-4和BMP-7均高表达。BMP可以通过Smad分子介导后作用于Runx2，Runx2介导阻断肌源性分化，并诱导C2C12多能间充质前体细胞向成骨细胞分化，进而促进牵拉区域骨的再生[9]。此外，转录因子Runa2和骨的分化及骨骼的塑形有重要关系，且BMP-2可大幅度增强其表达[10]。

BMP-2主要通过Smads/Runx2和Smads/Msx2两个信号通路传导[11-12]。BMP-2与成骨细胞膜上的BMP-2受体(即丝氨酸/苏氨酸激酶受体)结合，使细胞内的Smad1、Smad5、Smad8磷酸化，并与Smad4形成smad复合物，进而调节靶基因的转录，使Runx2、Sox9等因子表达上调，其中Smad复合物通过结合Runx2的C端和核基质传导信号的结合域增强Runx2的表达，Smad复合物可使Sox9因子磷酸化，进而降低叉头框蛋白O1的活性，而叉头框蛋白O1的活性与细胞增殖呈负相关，Smad复合物还可以直接和DNA结合，激活成骨细胞活性[13-14]。以增强成骨细胞的功能、活性，进而促使骨组织再生。BMP-4可通过核糖体蛋白S6激酶刺激成骨细胞合成血管内皮生长因子[15]。而血管内皮生长因子是一种促进血管发生的因子，能够促使牵拉区域的血管再生。BMP-4还可以调节M2型巨噬细胞极化，改善炎症微环境，分泌BMP-2[16]。BMP-7能够调节胰岛素分泌并改善胰岛素敏感性，进而降低机体血糖水平，但具体机制尚需进一步研究[17]。根据胫骨横向骨搬移术后BMP的表达制订术后胫骨横向骨搬移方案，除主要的促使骨组织再生能力外，BMP还有一定的促血管再生及调节血糖作用，目前关于胫骨横向骨搬移技术机制的基础研究较少，其机制仍需要更多的基础实验的进一步明确。

1.2骨髓源干细胞促使创面修复 间充质干细胞、造血干细胞、内皮干细胞等骨髓源干细胞可以迁移到机体损伤部位并发挥作用，其生物学行为调节通路有磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和促分裂原活化的蛋白激酶等[18]。有研究表明，胫骨横向骨搬移术后趋化因子基质细胞衍生因子1、CXC趋化因子受体4、骨髓源干细胞水平较术前明显升高[19]，可见胫骨横向骨搬移期间，牵拉区域的力学刺激使骨髓源干细胞向溃疡创面迁移，并调控其分化，表明牵拉区域内的骨髓源干细胞成活跃状态。

研究发现，骨髓源干细胞主要机制是通过基质细胞衍生因子1/CXC趋化因子受体4信号上调激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路，活化的蛋白激酶B首先磷酸化促凋亡蛋白的Ser136残基，使其与B细胞淋巴瘤-2结合降低，进而抑制细胞凋亡；此外，活化的蛋白激酶B激活糖原合成酶激酶3，参与细胞的增殖、分化和血糖调控[20]。活化的蛋白激酶B还可以使叉头框蛋白O1磷酸化，无法和DNA结合，在此期间B细胞淋巴瘤-2/B细胞淋巴瘤-2相关X蛋白比值上调，表明细胞的抗凋亡能力增强，有助于创面的修复[21]。同时，间充质干细胞还是一种机体内多能干细胞。骨髓间充质干细胞可减少1型树突状细胞分泌肿瘤坏死因子-α，增加成熟的2型树突状细胞分泌白细胞介素(interleukin，IL)-10，使幼稚效应性T细胞减少γ干扰素的分泌，增加IL-4的分泌[22]。骨髓间充质干细胞还具有高度自发的杀菌活性，可分泌可溶性因子，能够抑制金黄色葡萄球菌细胞膜的形成，这种杀菌能力可抑制局部炎症，有利于创面恢复[23-24]。另有研究表明，骨髓间充质干细胞可以分泌血小板衍生生长因子B和成纤维细胞生长因子2及血管内皮生长因子等，其可以通过激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B或黏着斑激酶/胞外信号调节激酶1/2信号通路增强各种皮肤细胞的增殖和迁移能力[25]。由此可见，骨髓源干细胞不仅在创面修复过程中发挥重要作用，还对局部微环境有一定的抗炎能力。

1.3重建巨噬细胞的极化平衡 巨噬细胞在不同的条件下可以极化成不同的类型，包括M1型巨噬细胞和M2型巨噬细胞[26]。M1型巨噬细胞具有很强的微生物杀伤力，但易破坏自身组织；M2型巨噬细胞又称替代性活化巨噬细胞，与机体的组织重塑、血管生成有密切联系[27]。在糖尿病足溃疡创面上，巨噬细胞趋向于M1型极化，而M1型巨噬细胞数量和比例增多导致创面愈合困难[28]。高伟等[29]发现，实施胫骨横向骨搬移术糖尿病足患者的M2型巨噬细胞数量和比例明显增多。

巨噬细胞的极化通路有很多种，其中诱导巨噬细胞向M1型极化的因素包括脂多糖、γ干扰素和肿瘤坏死因子[30],γ干扰素的减少可使M1型极化减少，也与骨髓间充质干细胞分泌γ干扰素有关。而IL-4、IL-10、IL-13与M2型巨噬细胞激活有关，当搬移牵拉刺激细胞后，IL-4、IL-13与细胞膜上的受体结合成二聚化受体，该受体通过Janus激酶家族-信号转导及转录激活因子6信号通路和胰岛素受体家族-磷脂酰肌醇-3-激酶信号通路诱导M2型巨噬细胞的激活[31]。IL-10与膜受体结合，激活JAK激酶和酪氨酸激酶2，从而磷酸化转录因子信号转导及转录激活因子，之后两者聚合形成二聚体进入细胞核促进基因转录，使M2型巨噬细胞激活。早期，M1型巨噬细胞可以分泌IL-1、肿瘤坏死因子-α和γ干扰素，上述因子通过与其受体结合上调CD36，进而发挥抗菌作用，并通过正反馈促使M1型巨噬细胞极化[32]。有研究表明，M1型巨噬细胞和间充质干细胞共同培养时，BMP-2和Runx2显著上调[33]，由此可见，除抗炎作用外，M1型巨噬细胞还能通过BMP-2的机制通路促使骨组织的再生。晚期，M2型巨噬细胞可分泌BMP-2，而BMP-2则通过上述机制参与骨组织再生，并通过分泌转化生长因子-β1等营养因子实现对胰岛β细胞增殖的调控；M2型巨噬细胞释放的Wnt配体通过Wnt信号通路的传导增强β细胞复制，并通过IL-10的抗炎作用维持胰岛素敏感性，使机体正常分泌胰岛素，以降低血糖[34]，而转化生长因子-β1还能通过转化生长因子-β1-smad和促分裂原活化的蛋白激酶通路刺激成纤维细胞，使其分泌细胞外基质用于形成瘢痕组织，这些因子同样正反馈向M2型巨噬细胞极化[35]。可见，上述各机制之间存在密切联系，共同发挥作用，促进骨再生及调节血糖，如过氧化物酶体增殖物激活受体、肌醇磷酸酶、Galectin-3等可能作为增强胫骨横向骨搬移技术靶向治疗效果的方向之一。

2 胫骨横向骨搬移技术的临床应用

2.1胫骨横向骨搬移技术治疗骨缺损 导致骨缺损的因素很多，包括创伤、感染、肿瘤和先天性疾病等。随着交通事业发展，胫骨创伤性损伤的发生率逐年增加，胫骨特殊的解剖结构及较差的局部血供导致胫骨骨折术后感染易发，出现骨不连、骨缺损等并发症[36]。最初，Ilizarov技术主要应用于骨不连和骨缺损，在患者骨缺损治疗中发挥重要作用[37]。胫骨横向骨搬移技术作为Ilizarov技术的延伸，用于骨缺损治疗的效果亦较好。Fahad等[38]的研究显示，采用胫骨横向骨搬移技术治疗胫骨骨不连合并感染患者术后Ilizarov技术研究与应用学会骨功能评分的优良率较高，认为胫骨横向骨搬移技术能够为感染所致骨缺损提供稳定的力学环境，有助于促使骨的再生，但需要注意避免针道感染。骨肿瘤切除后骨缺损一直是临床治疗的难题，胫骨横向骨搬移技术治疗肿瘤术后骨缺损时，在肿瘤完全切除、患肢功能恢复及术后生存率提高方面的效果均较好[39]。因此，胫骨横向骨搬移技术已作为创伤、感染和肿瘤所致骨缺损的治疗金标准之一。

为了提高治疗质量，通过比较胫骨横向骨搬移技术联合髓内钉(或钢板)与单纯胫骨横向骨搬移治疗胫骨缺损的效果发现，与单一胫骨搬移组相比，联合髓内钉(或钢板)组的治疗周期缩短、并发症较少[40]。此外，张力等[41]报道，经胫骨近端截骨治疗后，膝骨性关节炎患者膝内翻及足底负重均明显改善。近年来，随着微创技术的发展，发现微创Ilizarov外固定技术治疗胫骨外露伴骨缺损的愈合指数和骨延长长度均明显优于较微创Orthofix外固定技术，并可降低骨偏移的发生率[42]。由此可见，胫骨横向骨搬移技术能够有效治疗不同原因导致的胫骨骨缺损，随着手术方法的不断完善，其应用领域逐渐拓展、治疗效果逐渐提高。

2.2胫骨横向骨搬移技术治疗血栓闭塞性脉管炎 血栓闭塞性脉管炎又称Buerger病，是一种非动脉粥样硬化的节段性炎症病变，最常见于下肢中小型动脉、静脉和神经，晚期患肢出现静息痛甚至坏疽等，严重影响患者的生活质量，截肢率高达24%[43]。既往血栓闭塞性脉管炎的治疗主要包括药物治疗、介入治疗和手术治疗等，上述治疗对以大血管阻塞为主的病变的治疗效果较好，但不能改善微循环障碍患者的症状及结局[44]。曲龙[6]利用胫骨横向骨搬移技术成功治疗血栓闭塞性脉管炎患者，发现胫骨横向骨搬移技术可以促使微血管再生，为远端微血管障碍的下肢缺血患者的治疗带来了新的希望。胡钊等[45]发现，经胫骨横向骨搬移治疗血栓闭塞性脉管炎患者术后肢体缺血、静息痛和间歇性跛行等症状均明显改善，认为胫骨横向骨搬移技术治疗血栓闭塞性脉管炎的疗效确切，表明胫骨横向骨搬移技术可以提高血栓闭塞性脉管炎患者术后创面愈合率、降低截肢率。胫骨横向骨搬移技术治疗下肢缺血性疾病时，可通过将搬移的力学刺激转化为生物学信号，从而促使微血管网的再生，但对于膝以上大中血管的治疗效果较差[46]。介入方法可疏通大中血管，治疗后患者髂动脉及胫前、后动脉恢复良好，而骨搬移技术可促使微循环再生，有效治疗大中血管闭塞，患肢远端微循环也得到改善。与单纯介入治疗相比，介入联合骨搬移治疗下肢缺血性疾病的远期效果(皮温、生理功能、健康状况等评分)明显优于单纯介入治疗[47]。可见，胫骨横向骨搬移技术可有效治疗微循环障碍的血栓闭塞性脉管炎，对于合并大中血管闭塞的患者，联合介入手术能够明显提高患者生活质量，避免截肢的发生，但手术方案目前尚无统一标准。

2.3胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病足 糖尿病足是糖尿病的晚期并发症之一，患肢远端血管缺血、神经病变等导致下肢感染、溃疡形成和(或)深部组织破坏[48]。糖尿病足发病率约为25%[49]。以往针对糖尿病足的治疗，除必要的内科治疗外，外科治疗手段主要包括清创术、植皮术、皮瓣移植术等，但疗效欠佳[50]。鉴于胫骨横向骨搬移技术的血管组织、骨组织等的再生机制，花奇凯等[51]将胫骨横向骨搬移技术应用于糖尿病足的治疗，显著提高了创面愈合率、保肢率，疗效较好，表明胫骨横向骨搬移技术可以使糖尿病足溃疡创面局部的微血管再生，并可以促使创面修复。罗艳霞等[52]比较分析胫骨横向骨搬移技术治疗的糖尿病足患者术前术后的周围神经感知情况发现，术后3个月神经感知未恢复者仅占24.19%，其余患者均有改善或完全恢复，表明胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病足时，不仅促使了微循环的重建，还对神经再生有一定的作用。中国骨科医师协会提出胫骨横向骨搬移技术适用于Wagner 3级以上的患者，且腘动脉以下必须有动脉血运通畅达踝平面[53]。因此，针对患肢远端动脉血运较差的糖尿病足患者，先行近端大血管介入治疗后，再行胫骨横向骨搬移技术搬移骨块，以促使局部微血管再生，改善末梢血运循环，修复溃疡创面[54]。糖尿病足患者病程迁延，往往会出现其他疾病。胫骨横向骨搬移技术对于Wagner 3级以上糖尿病足且合并全身性炎症反应综合征患者仍有较好的效果[55]。武黎黄英[56]应用胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病足患者，创面愈合率和保肢率均达到99%，且治愈了患者伴发的骨髓炎，表明胫骨横向骨搬移技术不仅能促进创面愈合、神经功能恢复，在治疗糖尿病足相关并发症方面也有一定效果。

近年来，将胫骨横向骨搬移技术和其他方法结合治疗糖尿病足取得了不错的疗效。刘向东等[57]将3D打印技术和胫骨横向骨搬移技术结合，有效地缩短了手术时间，减少了术中软组织暴露，术中操作更加精准，失血量减少。武延朋[58]将胫骨横向骨搬移技术和自体富血小板血浆联合发现，术后患者皮温、疼痛评分均优于单纯胫骨横向骨搬移组，且愈合时间缩短。由此可见，胫骨横向骨搬移技术联合其他技术可以提高胫骨横向骨搬移的治疗效果，但是此类研究仍处于初期探索阶段，临床病例较少，有效性及相关并发症需要更多的研究支持。

3 小 结

胫骨横向骨搬移技术为血栓闭塞性脉管炎、糖尿病足等疾病的治疗提供了新的手段，且具有手术时间短、创伤小、费用低、术后恢复快、效果显著等优势，可有效提高保肢率和创面愈合率；但存在治疗周期较长、疗效对患者配合度依赖程度高、术后胫骨截骨区易继发骨折、局部皮肤坏死等，影响治疗效果，且存在术后复发可能，因此，缩短搬移时间和减少并发症发生是未来研究的重点。目前，胫骨横向骨搬移技术在下肢缺血性疾病治疗上已取得显著成效；完善基础研究、制订翔实的手术方案以及开展多中心临床研究有助于促进该技术的发展。