骨膜组织工程设计共性与个性的结合 -中国组织工程研究杂志社投稿

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骨膜组织工程设计共性与个性的结合

作者:

关键词:

摘要：

0 引言 Introduction

随着社会生产水平的进步，人们愈加关注骨骼健康对生活的影响。然而，由于骨折、创伤、社会老龄化趋势不断增加等原因，骨缺损的发病率居高不下，众多临床骨缺损病例亟待有效的修复策略。骨膜对于骨组织的发生与代谢，尤其是对骨组织损伤的修复具有着重要的意义。骨膜的这些特点有助于使其在骨组织工程中获得广泛的应用。骨膜成分复杂，除了大量的纤维、骨膜细胞外基质和骨膜血管外，还存在着一种异质性的细胞群，称为骨膜来源细胞[1]，且几乎每种骨膜成分在组织工程中都有其各自的应用，以达到更加优异的成骨效应。现有多项研究表明，骨膜具有着物种多样性和位置多样性，骨膜的成骨潜能可能因不同的取材来源而异[2-8]，且研究者们目前对于骨膜的不同成分或其组合所带来的成骨潜能认知仍旧有限，在实际应用中如何设计最理想的组织工程骨膜也尚待阐明。为了使骨膜结构成分能在组织工程相关研究和临床实践中得到更好地利用，从而有效促进骨修复，改善骨愈合效果，并提高患者的生活质量，深入了解骨膜至关重要。

1 资料和方法 Data and methods

1.1 资料来源运用PubMed、Embase、Web of Science、CNKI和万方数据库，以“periosteal osteogenesis；periosteumtissue engineering；PDC；PEM；periosteal structure；scaffold of periosteal tissue engineering；vascularized periosteum；骨膜成骨；骨膜组织工程；骨膜来源细胞；骨膜细胞外基质；骨膜结构；骨膜组织工程支架；血管化骨膜”为主要检索词，对2015 至2020 年所发表的文献进行检索，检索结果仅限中英文文献。文献类型包括研究原著和综述等。

1.2 入选标准

纳入标准：①涉及骨膜组织结构的相关文献；②涉及骨膜功能的相关文献；③涉及骨膜在组织工程中实际应用的相关研究，尤其是体现最新研究进展的文献。

排除标准：①研究内容不相关的文献；②内容重复的文献；③年代久远且观点陈旧的文献。

1.3 数据的提取通过检索词在PubMed、Embase、Web of Science、CNKI 和万方数据库进行初步检索，检索结果仅限中英文文献。排除重复文献后，根据纳入与排除标准再次进行筛选，最终纳入符合标准的研究原著和综述共69 篇。

2 结果 Results

2.1 组织工程骨膜的“共性”

2.1.1 组织结构见图1。组织工程骨膜是基于天然骨膜结构而设计的，天然骨膜中的细胞成分与细胞外基质被广泛运用于骨膜组织工程，以最大程度地模拟人体环境，并获得理想的骨修复效果。

天然骨膜是一层薄而透明的膜，覆盖在除关节外的骨表面上。它在骨末端和肌腱附着处与骨表面紧密贴合；相对而言，其他部位的骨膜则较厚，更容易剥离，也正因如此，相关研究得以顺利开展。骨膜通常被分为2 层，即表面的纤维层和深部的形成层，但事实上这2 层之间并没有明显的分隔[1，9-10]。骨膜的纤维层较厚，其细胞成分较少，粗大的胶原纤维束和一些弹性纤维在其中交织成网，形成骨膜的生物支架，并通过Sharpey 纤维与皮质骨紧密连接，对维持骨膜的机械稳定性具有着重要意义，而同时也有神经和微血管穿插其中[11-13]；成纤维细胞则在内侧散开。与表面纤维层不同，其深部的形成层则具有着丰富的血管和细胞成分[14]，其中骨祖细胞、成骨细胞和未分化的骨膜干细胞是主要介导成骨和骨修复的细胞[15-16]。有学者认为，在纤维层和形成层之间还存在一层血管性未分化区，其结构较为疏松，含有一些未分化的祖细胞和单核吞噬细胞，以及一定的血管和纤维成分，负担着营养和缓冲应力的功能[17-18]。显然，基于此也可以得知，骨膜来源细胞绝对不是由单一同种细胞构成的。

图1 ｜骨膜的组织结构图注：骨膜由表面纤维层和深部形成层组成，覆盖在骨的表面，其中纤维层较形成层厚，但细胞成分较少；形成层则具有着较为丰富的血管和细胞数量，在骨组织的形成与修复中具有重要意义；也有学者认为在纤维层和形成层之间还有一层结构较为疏松的血管性未分化区，发挥着营养与缓冲应力的功能

骨膜的组织结构随年龄变化而变化，尤其是骨膜的厚度会因年龄增长而变薄。随着年龄的增加，整个骨膜出现萎缩，但纤维层的变化不如形成层明显[19]。研究发现，骨膜来源的成纤维细胞数量随年龄增长而不断减少可能是造成纤维层逐渐变薄的原因[20]；而形成层变薄则可能是源于成骨细胞的减少[21]。同时，这2 层的骨膜血管及神经纤维的密度也会逐渐降低[17，19]。值得注意的是，HSIAO 等[2]研究显示，不同供体部位来源的骨膜厚度与其成骨潜力息息相关。骨膜可以根据形成层所占比例分为厚(如股骨、胫骨)与薄(如颅骨、肋骨)2 型，形成层相对厚的骨膜具有更强的成骨能力，提示骨膜可能具有“位置多样性”。目前虽已有研究证明了来源于不同位置的骨膜对骨组织的调节和成骨潜能方面存在差异，但有关其“位置多样性”的问题及其内在机制仍待深入阐明。

文章来源：《中国组织工程研究》网址: http://www.zgzzgcyj.cn/qikandaodu/2021/0305/1078.html