基因重组人骨形态发生蛋白诱导的肌肉骨化修复骨缺损
李亚非

• 骨折周围一般有很多肌肉，来源丰富

• 肌肉在一定条件下可以成骨

• 自体肌肉骨化没有异物反应等问题

为探讨自体肌肉骨化修复骨缺损的可能性，本研究将重组人骨形态发生蛋白(reconbinant human bone morphogenetic protein-2, rhBMP-2)植入兔桡骨缺损区周围的带蒂肌瓣，用肌瓣填充骨缺损，观察骨缺损修复的情况。

1．材料与方法

1.1. rhBMP-2经小鼠肌袋植入成骨实验证实其具有骨诱导活性。

1.2．兔桡骨缺损修复实验　做兔双侧桡骨干中段连同骨膜的缺损1.5cm。沿肌纤维将骨缺损区周围的肌肉分离成1.0cm×0.3 cm× 0.3 cm的肌瓣一条，不切断蒂。A组：将左前肢肌瓣剖开,植入1.0mg rhBMP-2冻干品,再将肌瓣缝合2针包裹植入的rhBMP-2。保留缝线不剪断，将肌瓣牵入骨缺损区填充缺损并打结固定。右侧桡骨缺损同法制备肌瓣并植入，不植入 rhBMP-，作为对照。B组：左前肢肌瓣处理同A组，右侧桡骨缺损仅植入 rhBMP-2，不植入肌瓣，作为对照。严密缝合肌肉及皮肤。术后第5、12周时各处死8只兔。立即取下双侧尺桡骨，清除肌肉，X线拍片。再以10%中性福尔马林固定，制成脱钙明胶切片，纵切，厚10μm，HE染色，光镜观察。

用计算机图像分析系统对12周时X线片显示的新骨进行半定量测定，采用0—5级评分法(表5-2)，估评缺损被新骨修复面积的百分比(0，25，50，75，100)，以及骨缺损桥接和骨改建情况。求出各组的平均分数。

表5-2 X线骨修复分数评估

2．结果

2．1组织学检查：5周时，实验组骨缺损处可见肌肉骨化，大片新生软骨性骨痂（图1），无明显炎细胞浸润及排斥反应。单纯植入BMP组也有新生软骨，但不够密集。单纯肌肉填塞组无新骨。12周时，实验组骨缺损内有成熟新骨和骨髓组织，新生骨与两断端连接、延续，并开始改建。单纯植入BMP组骨断端有新生骨，但未能桥界骨缺损。单纯植入肌肉的对照缺损区为纤维组织
X线检查，实验组5周时骨缺损区可见新生骨，12周时新骨量明显增多，在骨缺损中央部出现新骨。分数最高，且8例标本均显示新骨桥接缺损（图2）。在单纯植入BMP组也有新生骨痂影，分数低于实验组，6例未能将缺损桥接（图3）。单纯肌肉填塞组无新骨，形成骨不连。

3. 讨论
由外伤、感染、肿瘤切除等造成的骨缺损十分常见，尤其肢体创伤所造成的骨缺损发病率更高达10%。由于肢体创伤发病率逐年升高，且伤情严重复杂，导致骨缺损更高的发生率。骨缺损、骨不愈合一旦发生，常迁延不愈，十分棘手。如何进一步提高骨缺损的治疗效果，目前仍是骨科亟待解决的难题。
长期以来学者们尝试过诸多方法修复骨缺损。但均存在一定的缺陷：同种异体骨移植，由于有可能传染人类疾病和存在免疫排斥反应而受到局限；人工骨类不具有骨的生物学特性，不易降解且疗效不稳定；自体骨移植供骨来源有限，取材同时会造成额外的创伤，因此临床应用受到限制。所以迫切需要研究更为理想的骨缺损修复方法。
Urist于1965年从骨基质中提取出一种低分子量糖蛋白,将其命名为骨形态发生蛋白（BMP） 。Wozney等自1988年以来从人U-20S细胞等cDNA文库中克隆了10余个人BMPcDNA,并做了统一命名,其中BMP-2a即为BMP-2。BMP是低分子量糖蛋白,具有诱导骨骼肌中未分化的间充质细胞向软骨和骨分化的能力。在骨折局部可刺激成骨细胞、成软骨细胞增殖,促进骨痂形成和骨折愈合。但如果将BMP 单独植入机体后会迅速弥散、转运、降解而不能充分发挥其生物学活性。因而BMP必须与一定的载体复合，才能诱导成骨。在以往报道的钙磷陶瓷、石膏载体等吸收降解慢，不利于新骨的形成和改建；胶原、纤维蛋白等吸收过快；聚乳酸、聚乙醇酸等易引起异物反应；而同种或异种脱钙骨、骨基质等制备过程复杂，且存在不同程度的免疫排斥。筛选BMP载体是进一步应用亟待解决的问题。
肌肉中的间充质细胞是除骨组织外对BMP最为敏感的细胞。作者曾在人肌肉异位骨化的标本中检测到了BMP的强阳性表达，本研究BMP植入兔的桡骨缺损内诱导新骨形成，获得满意骨修复效果。提示肌肉在骨诱导因素的作用下有成骨的潜力。本研究实际是以带血供的肌瓣作为BMP的载体，具有取材方便、制作容易、改善受区血供、无免疫排斥反应且可提供BMP的靶细胞的优点。研究显示肌瓣复合BMP组与单纯BMP组植入骨缺损处相比较，前者成骨作用强。采用带血供肌瓣作为BMP载体形成骨桥修复，可望为骨缺损、骨不愈合这一骨科至今仍未解决的棘手难题提供新的修复途径。