作者：南京军区南京总医院骨科 徐鸿尧

据相关报道超过60岁的人40%或者更多都受到肩袖损伤的困扰，由于疼痛而影响肩关节功能进而严重影响生活质量，尽管现在对肩袖损伤修复的认识及方法都有了提高，但肩袖损伤的治疗仍然是临床上的一个难题，由于患者的年龄因素、损伤大小、肌肉萎缩和退变、修复技术以及术后康复等多种因素可导致修复失败率在20%～90%；虽然这其中许多患者在术后疼痛短期内明显缓解，没有特别明显的临床症状，但是这些病人往往在一段时间后可能再次出现较严重的临床症状，对于这些失败病例再次修复起来非常困难，甚至不可能被修复，这时的治疗只能采取切开后部分修补或者肌腱转移术等一些非常规治疗手段，但是手术效果并不理想，术后关节功能恢复较差；导致修复失败的因素有多种，一切对腱－骨愈合不利的因素都可能影响手术效果。

Burkhart等认为影响腱－骨愈合一个关键因素是腱－骨接触界面是否紧密，是否存在空隙；AdamsJE等也提出如果在修复的过程中腱－骨接触界面有5mm以上的空隙就极有可能导致修复失败；也有学者认为导致修复失败的另一个重要原因是由于肌腱回缩，在缝合过程中承受了过度的张力，这也可以理解为，张力过大，负荷过程中产生较大间隙的可能性也就越大，从而使修复更加困难。随着现代组织工程学和材料技术的发展，新的修复材料为解决这些问题提供了思路和方法，在手术中可以在撕裂处使用一个类似支架的材料；对于巨大的肩袖撕裂，可以采用插入材料修补，对于其他撕裂可以采用增强修补，植入的材料可以明显缓解修复后肌腱所承受的张力并增加机械强度，同时材料又具有很好的组织相容性，可以促进肌腱的自我修复。

Encalada－Diaz等还发现在修复过程中使用材料支架修复可以减轻病人疼痛，具有更高的满意度；目前常用的修复材料包括细胞外基质组成的可降解材料、不可降解的人工合成材料，以及可降解的人工合成材料等，本文就肩袖损伤的修复材料综述如下。

细胞外基质材料(extracellularmatrix)

细胞外基质材料是近几年在肩袖损伤修复中使用最广泛，并且研究最多的材料，常见的有同种异体真皮基质、异种小肠粘膜下层和真皮基质以及心脏包膜等。ECM材料通过化学方法去除免疫活性成分，其主要的成分包括胶原、弹性蛋白以及其他细胞外基质，无免疫原性，具有抗微生物活性，有良好的生物力学性能和组织相容性，能够在体内快速降解，具有聚集组织内细胞以及支撑组织结构和调节细胞表型的功能。

组织学观察

在中、小型的可以通过传统缝合修复的肩袖撕裂病例中，通常将撕裂的肩袖缝合后，再用ECM支架材料贴覆在损伤位置原位缝合，这些材料都具有良好的组织相容性，并且可以提供一个含有胶原基质的支架，可诱导腱细胞增生，使支架材料重塑，从而增强肌腱的生物力学性能；但是同时也发现各种细胞外基质材料在植入的早期都有强烈的细胞反应，每一种不同的材料都会产生不一样的细胞反应，主要表现在细胞浸润的类型、血管网生成、组织自身重塑等方面，一些降解较快的，例如在非交联的小肠粘膜下层(smallintestinalsubmucosa)修复组中，早期可看到大量的多核巨细胞浸润，大约4个月后所有材料支架都已降解，被肌肉细胞、胶原蛋白组织以及一些脂肪结缔组织代替；在那些降解比较慢的，像非交联的真皮基质(dermalmatrix)支架修复组中，它们在早期主要以单核细胞浸润为主要表现，在4个月后可见到部分支架上有一些致密结缔组织。

在交联材料支架上主要出现异物巨细胞聚集，慢性异物炎症反应较常见，同时可以观察到纤维组织的增生聚集。Zheng等发现大部分ECM支架材料包含微量的DNA和细胞成分，这就具有导致不利炎症反应和疾病的传染可能性；也有报道称在大鼠的腹壁模型中ECM可以导致慢性炎症反应，尽管这是在非关节模型中发现的。但是也应该引起重视。比较不同ECM材料的各项性能实验较多，但是尚没有一致结论，各种材料都具有优缺点，但最近的临床研究和基础医学研究发现，真皮基质的ECM材料出现严重的宿主生物反应较SIS少见。

生物力学测试

SandorM等发现相对于非交联的猪小肠粘膜下层，交联的猪真皮基质在早期有更多的细胞浸润和更好的微血管长入，支架材料重塑后也有更强的力学强度。XuH等也在实验中诱导组织的自我修复，发现真皮基质类材料具有更好的重塑性，研究表明，ECM支架材料所引起的不同组织学和形态学的反应以及最终的力学性能可能取决于材料组织的起源、加工处理方法以及不同的机械负荷环境。

宿主反应

关于ECM材料的免疫反应早就已经得到了相当大的关注，特异性免疫和非特异性免疫都参与支架材料的识别和重构。RaederRH等研究发现，异种ECM支架材料都含有半乳糖抗原，而这种抗原与修复部位的免疫反应密切相关，但对材料的重塑是否有不利影响还不确定。在动物模型的观察中，得到的结果大相径庭，所得到的结果和看法都不一样，这跟对照组和不同的动物模型或许有关；Zalavras等通过建立急性肩袖损伤大鼠模型，运用猪的SIS材料进行修复，他们所选择的对照组在建立损伤模型后未做任何修复处理，结果显示SIS修复组在最大负荷、刚度等生物力学性能方面都具有更好的表现；Perry等使用大鼠建立急、慢性肩袖损伤模型后，分别对两组动物模型用猪SIS修复，发现只有慢性损伤组有确切的效果。

理想的生物支架材料应该是有适度的机械性能可以有效防止肌腱因为过度牵拉而导致再次损伤，即承担一定的负荷起到支架的作用又具有诱导肌腱自我修复愈合的性能。这些ECM材料的效果究竟如何，是否可以提高肩袖损伤的手术成功率，众说纷纭，虽然这些修复材料非常昂贵，也很少被用到，但在美国FDA已经批准一些ECM修补材料进入临床，但SclambergSG等称在临床应用猪的SIS修复巨大的肩袖损伤时发现仍然有91%的失败率，他们的观点在其他研究中也有提到，IannottiJP等用猪SIS修复巨大肩袖损伤发现与未用材料组未见明显差别。

不可降解的合成材料

不可降解的修复材料是通过材料技术由人工合成得到的，其在肩袖修复中能起到永久的支撑作用，同时具有良好的组织相容性和强大的抗张强度。Ozaki等首次报道用聚四氟乙烯和聚酯作为巨大肩袖损伤的修复材料，显示了很好的效果；最新的一个长达86个月的临床随访研究显示使用合成材料修复后，患者肩关节功能得到明显改善，疼痛也很好的缓解。

其他的不可降解合成材料如高分子聚碳酸酯型聚氨酯和聚四氟乙烯，也被证实有确切的效果；然而有两个特别重要的问题需要考虑，首先对于这些不可吸收的材料是否会引起持续的异物炎症反应，甚至是感染，NadaAM等曾使用以聚酯为主要成分的修复材料，结果显示并不确切；第二个问题是其是否会像曾经风靡一时的修复材料碳纤维一样，虽然具有很强的机械强度，但由于其不可降解，在体内长时间存在是否会导致材料迁移到其他组织而失去功能，甚至出现慢性炎症反应和异物反应，从而需要行再次手术。对于这些问题，Audenaert等认为肩袖损伤的植入材料主要起到一个支架作用，只需要植入材料在肌腱自我修复完成前起到一定的支撑作用就可以了，而这种不可吸收的材料长期存在于人体可能带来潜在的风险。

合成的可降解材料

为了克服以上两种材料的种种不足之处，一种新型的可以降解的合成材料应运而生，它是未来修复材料的发展方向，它们具有类似ECM材料的优点，可以作为一个临时的支架诱导腱细胞再生，促进肌腱自我愈合，而且该材料还具有更好的组织相容性、更强大的机械强度。这种材料的成分包括聚左旋乳酸、聚乳酸－羟基乙酸、聚乙酸内酯、聚二氧六环酮等，他们都是通过化学方法合成处理而得到的。

研究发现在正常的肌腱中，胶原束沿着肌腱的长轴走行；这种通过静电纺丝法制备的合成材料可以模仿肌腱中的胶原蛋白走行，而且此种材料已经证实可以引导腱细胞的定居从而提高胶原蛋白的表达，得到更好的生物效应；在体外实验中，已经证实了由聚乳酸－羟基乙酸、聚二氧六环酮组成通过静电纺丝法处理的新型材料具有更好的细胞反应和组织相容性，发生不利的免疫反应也较低。

在动物模型试验中，有相关报道称这些材料已经取得了确切的效果，主要成分是聚乙内酯的可降解材料被用于修复大鼠肩袖损伤的模型中，术后8周组织学观察发现具有很好的细胞浸润，这也就预示修复材料初步效果明显；Taylor等在实验研究中也发现聚乙酸－羟基乙酸聚合物在通过静电纺丝法处理后杨氏模量明显增高，这就说明其在力学性能上更优越。

虽然研究中发现不少值得欣喜的地方，但是同时也发现了不少问题。首先这种由化学方法合成来的材料由于其是非天然材料，在分解时产生的化学物质，如高浓度乙酸和羟基乙酸对肌腱细胞和成骨细胞有很强的毒性，所以如何控制材料的退化率和酸性物质的积累浓度是这种材料安全的关键，而且不同的聚合物降解后产物的毒性浓度也不同，这就对材料提出了更高的要求。另一个问题是在生物力学测试中，作者发现这种电纺材料比较致密，材料之间空隙很小，这就使得细胞的浸润变得不那么容易，从而影响组织的长入，为了解决克服这个问题，Rnjak－Kovacina等提出可以使用盐水浸滤和先进的拖收系统使得材料疏松，便于细胞浸润，这在理论上是可行的。

其他可促进肩袖修复的方法

生长因子

生长因子是小的多肽类信号分子，主要作用是控制细胞的增生和分化、基质的合成。其与细胞表面的特定接收器结合，通过一系列的信号传导，最终促进DNA的复制和转录来发挥作用；大多数生长因子是促进合成代谢或者是刺激细胞分裂，这就提供了一条思路，能否在修复时添加生长因子促进细胞的增殖，但在实验中发现也有一部分生长因子对组织的愈合是有害的；BanesAJ等在实验研究中发现在损伤的跟腱和肩袖中有大量的TGF－β1和TGF－β2，而这种TGF－β超家族可以导致纤维组织增生，从而导致瘢痕组织生成，对于肌腱的愈合是个不利因素；ChangJ等在研究中发现，在损伤模型中靶向导入TGF－β抗体抑制TGF－β的产生，组织学观察可以明显控制纤维组织的增生，得到了比较确切的效果，这就进一步证明了TGF－β家族在肌腱修复中起着不利的作用。

也有些生长因子对肌腱的损伤修复起到积极的作用，LeeJY等研究发现在损伤部位注射IGF－1和BMP－12后，胶原蛋白合成明显增多。PRGF来源于富血小板血浆(platelet-richplas-ma)，是血小板激活后所释放的生长因子混合液，富含多种生长因子。研究表明，同种异体移植物移植后“再血管化”及重建时间较自体移植物延迟，异体移植物重建时间延长是导致异体移植后早期失败的主要原因。因此，促进异体移植物早期“血管化”，对促进移植物早期重建具有重要意义。YoshikawaT等通过在修复部位注射外源性补充生长因子，发现较对照组血管化明显加快；Hoppe等通过在腱细胞培养液中加入PRGH，可发现胶原蛋白Ⅰ，Ⅱ，和X的mRNA转录明显增高，证明了其具有促进肌腱细胞增殖的效果。

种子细胞

在组织工程学上，还有一种方法可以促进肩袖的修复，这就需要由种子细胞移植来实现。理想的种子细胞应具有很好的分化潜能，需满足以下要求:(1)细胞易于获取且安全可靠；(2)体外培养时生长活跃，具备较强的传代能力，可以得到足够数量的细胞并可定向分化；(3)能够适应体外和体内的培养环境且保持活性。

目前常用的种子细胞是骨髓间充质细胞，BMSCs在环境影响下可定向分化为骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞、肌腱细胞等；Wakitani等从大鼠骨髓中分离出BMSCs，在培养的第1代BMSCs中加入5－氮胞苷，一段时间后，可观察到BMSCs分化成肌肉母细胞和多核肌管:Wang等将标记的未经任何诱导的BMSCs移植入鼠心脏组织中，4周后其形成收缩蛋白，并与周围心肌细胞形成缝隙连接。王启伟等使用外源基因BMP－12导入骨髓间充质细胞诱导骨髓间充质干细胞定向分化为腱细胞，实验结果显示，诱导后的细胞有BMP－12和CollagenI的mRNA表达，而没有CollagenⅢ的mRNA表达；证明间充质干细胞有可能成为肌腱组织工程种子细胞来源之一。

讨论

通过组织工程学技术使用新材料为肩袖损伤修复开辟了新途径，其对肩袖损伤的治疗产生了深远的影响，也为组织工程在肩袖损伤修复上的发展开辟了美好的前景。支架材料的选择对损伤的肩袖能否成功修复起到重要作用；具有很好的组织相容性以及良好生物力学特性的支架材料对于促进细胞的生长增殖、组织长入和血管化等方面均有积极的作用。

但每种支架材料都有其不足之处，所以在未来如何通过将各种材料的性能进行整合，积极寻求新的材料制备工艺和对已有方法进行改进，以制造出更加优良的支架材料，使其具有更好的临床应用前景。但是理想的组织工程修复材料构建离不开适宜微环境和种子细胞的作用，目前所应用的种子细胞都具有不同的生物学特性以及各自的优缺点，所以应用时应充分衡量利弊，合理选择。

当前人们对于生长因子的研究愈加热烈，很多实验显示出其独特的效应，但对其的研究并不深入，影响生长因子对细胞的调控因素有很多，包括生长因子的浓度、作用时间、细胞的敏感程度等。在体外培养细胞时，加入生长因子，不能模拟机体自身的调控方式，因此将生长因子的调控基因与种子细胞的基因相整合，以达到持续平稳释放生长因子的目的已被研究者所普遍认可。综上所述，如何更精准、更高效地实现肩袖修复仍面临着许多困难。