影响骨折愈合的因素——应力和微动
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应力 的来源 和方 向 。
１ 应 力的作 用机制
应 的机理 可 能与 Ｃ “ 内流 激 活蛋 白激 酶 Ｃ（ Ｋ ， ａ Ｐ Ｃ）
从 而激 活 ｃ—ｏ 和 Ｃ Ｘ一 ｌｓ Ｏ ２转 录 ， 生成 Ｉ Ｆ一１和骨 Ｇ
１１ 不 同组 织 耐受 应 力 的 能力 不 同 不 同组 钙 素 （ Ｃ 。这 两 种 因 子被 认 为 与 Ｏ 的 生 长 和 分 ． Ｏ ） Ｂ
此 愈合 生物 力学实 验 中发 现 ， 内 骨仅 发 生 于 低 应 变 个膜受 体家族 ， 家 族 的粘 附分 子主 要 介 导 细胞 与 膜 和低 流体静 压处 ， 种 力 学环 境 能 促 进 成 骨 细胞 活 细胞外基 质 的粘 附 ， 细 胞得 以 附着形 成 整 体 而得 这 使
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ａ 通过 Ｆ Ｋ Ｓ ＳＲ ｓ Ａ ／ Ｏ ／ ａ 等 于５ 、 ％ 流体静压 ＜ ．５Ｍ ａ ０ １ ｐ 的区域 ， 软骨内骨化发 用可以使胞内 ｃ ¨浓度增高 ， 使 Ｋ 、Ｒ ／ 活 生 于应 变 小 于 １ ％ 、 体 静 压 力 负 值 大 于 负 ０ １ 通 道 ， ＭＥ １ Ｅ Ｋ１２等 磷 酸 化 ， 化 转 录 因子 ５ 流 ．５
ｕｘ Ｃ ｆ ） ａ Ｐ一１家族 。研 究发 现 ， 界 张应 外 Ｍｐ ａ的区域 ， 他力学 条件则 形 成纤 维或 纤 维 软骨 ， Ｒ ｎ２（ ｂ ￣和 Ａ 其 ｎｅｒ ｉ 生 所 以低 强 度的压力 、 剪力促 进膜 内化 骨 的形 成 ， 高强 力刺 激 下 Ｉｔｇｎ可 以诱 导 ＯＢ胞 内 生理 、 化 改 度 的剪 力导致 纤维 软骨 与纤维 组织 形成 。 变 ， 机械信 号 转 导 过 程 中发 挥 着 重 要 作用 。另外 在 Ｉｅｉ ｎ ｇｎ Ｂ膜上 主要 粘 附 受体 和 １２ 应力 影 响 骨折 愈 合 过 程 中 的 细胞 信 号转 的研究 发现 ， ｔ ｒ 是 ０ ．
子等 ， 将细胞外基质信号传递人细胞内。 首先 ， ｒｅｓｎ等 认 为 ， Ｊ ｇｎｅ ｏ 应力作 用下 ，Ｂ的机 Ｏ 骨折 愈 合期 间 ， 学 影 响骨 折 修 复 的重 要 性 已 力 经受 到重 视 。骨 折愈 合 的生 物 力 学 因 素 基 于 Ｗｏ ｆ 械信 号偶联 、 ｌ ｆ 细胞增 殖 与 细胞 内 和细胞 间 ｃ ¨水 平 ａ
动 在骨折 愈合 的过 程 中作 用也是 举足 轻重 的 。
定律 ， 即通 过骨组 织 的增 加或 减 少 以适 应施 加 在 骨 的升降有关 ， 作用机制有两方面。第一， 刺激信号可
Ｂ膜 分 泌 一 种 Ａ Ｐ酶 ， 过 与 相 邻 细 胞 的 Ｔ 通 组织 上 的应 力 ， 就 是 说 ， 一定 范 围 内 ， 增 加 承 引发 Ｏ 也 在 需 载时 可有 骨 形 成 ， 需 要 或 减少 承 载 时有 骨 吸 收。 ＰＹ 受体接合导致细胞内 Ｉ 不 ： Ｐ增殖和细胞 内的 ｃ ａ
【 摘要 】 影响骨折愈合的因素有很多 ， 应力和微 动是常 见的原 因 ， 对骨折愈合 的作用众说 不～。本 其
文就应力的作用机制 、 作用 时机 、 应力的大小和方向及微 动的方式 、 频率和 幅度等及二者之 间的联 系的研 究 现状予 以综述 。
【 关键词 】 骨折愈合 ； 成骨细胞 ； 应力 ； 微动
力学信号可以通过细胞膜上的第 二信 骨组织对应力刺激具有 良好的适应性 ， 骨折愈合 的 释放。第二 ， ａ 使 Ｂ细 胞膜 去极 化 ，ａ 通道 开放 产 生 ｃ“ 好坏与其力学环境密切相关 ， 骨的功能适应性使得 使一 ｃ“ ， Ｏ 骨 组织在 应力 的影 响或直 接作 用下 能 作 一定方 向 的 动作 电位 ， 引发细胞 内生物化学反应 ， 促进 Ｏ Ｂ增 生长， 同时影 响愈 合 的还 有 作 用 时 机 ， 力 的 大小 ， 殖 。Ｊａ 应 ｅｎ等 认为 ， 胞外 Ｃ 内流激 活 细胞 生理 反 ａ
与骨科 医学界 的互 相 渗 透 ， 折 治 疗 的概 念 和方 法 ｂａｔ， Ｂ） 骨 ｌｓ Ｏ 占有 主导地 位 ， ｓ 目前研究 主要是 力学 刺 激
Ｂ生物学效应 的信号通路 ， 以通过位于细胞 可 发 生 了一次革 命 。现 已知 ， 折 愈 合不 仅 需 要 骨 折 对 Ｏ 骨
端 良好 的接触 ， 骨折周 围基本 的血 运 ， 而且 力 学 和微 膜表 达或跨 膜 存在 的钙 离子通 道 、 合素 、 整 各生 长 因
织耐受应 力 时所产 生 的应 变 能力 不 同 ， 力 直 接 影 化有关。从而进一步影响 Ｏ 应 Ｂ而影响骨折愈合 。整 响骨痂 中不 同组 织 的分化 方 向 。Ｃａｓ】３等 在骨 折 合素 （ｎｅｒ ） ｌ ＿ ］ ｅ － Ｉｔ ｉ 是最初 在 １８ ｇｎ ９ ６年提 出的概念 ， 描述 一
【 中图分类号】 Ｒ ８ ６３
【 文献标识码 】 Ａ
【 文章编号 】 １０－６５ （００ ０一１２ ５ ０３－３０２ １）ｌ １ － －
成 Ｏｔ ｅ 随着 生物力 学 、 材料 学 、 分子 生物 学 等边缘 学 科 导通 路 在 骨 折 愈 合 的 过 程 中 ， 骨 细 胞 （ ｓ ｏ
《 南医学） ｏ ｏ 海 ２ ｉ 年第 ２ 卷第 １ １ 期
Ｖ １ １ Ｏ １ ａ ｕ ｒ １ ｏ． ． Ｊ ｎ ａｙ２ ０ ２Ｎ ０
・
综
述 ・
影 响 骨 折 愈 合 的 因 素 — — 应 力 和 微 动
张 恒 综述， 李文锐 审校
５２０ ） １０ ０ （ 东省韶 关市第一 人 民 医院 骨二科 ， 东 韶 关 广 广
通 化 、 殖 ， 于 ０ ２ Ｍ ａ的 流 体 静 压 对 成 骨 细 胞 不 名。整合素作为联 系细胞 内外信号 的主要物质 ， 增 大 ． ｐ
导致 细胞 骨架重 排 、 丝 蛋 白构 微 利， 但对 软 骨细胞 无 害。在 骨髓生 长 区域 ， 骨 骨化 过 ３个方 面起 作用 ： 软 染色 体 接 触 引起 细 胞 功 能改 变 。其 共 同作 在 ０２ ．５—１ ０Ｍ ａ ． ｐ 下发 生 。膜 内骨化 发 生于应 变 小 象改 变 、
１ 应 力的作 用机制
应 的机理 可 能与 Ｃ “ 内流 激 活蛋 白激 酶 Ｃ（ Ｋ ， ａ Ｐ Ｃ）
从 而激 活 ｃ—ｏ 和 Ｃ Ｘ一 ｌｓ Ｏ ２转 录 ， 生成 Ｉ Ｆ一１和骨 Ｇ
１１ 不 同组 织 耐受 应 力 的 能力 不 同 不 同组 钙 素 （ Ｃ 。这 两 种 因 子被 认 为 与 Ｏ 的 生 长 和 分 ． Ｏ ） Ｂ
此 愈合 生物 力学实 验 中发 现 ， 内 骨仅 发 生 于 低 应 变 个膜受 体家族 ， 家 族 的粘 附分 子主 要 介 导 细胞 与 膜 和低 流体静 压处 ， 种 力 学环 境 能 促 进 成 骨 细胞 活 细胞外基 质 的粘 附 ， 细 胞得 以 附着形 成 整 体 而得 这 使
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ａ 通过 Ｆ Ｋ Ｓ ＳＲ ｓ Ａ ／ Ｏ ／ ａ 等 于５ 、 ％ 流体静压 ＜ ．５Ｍ ａ ０ １ ｐ 的区域 ， 软骨内骨化发 用可以使胞内 ｃ ¨浓度增高 ， 使 Ｋ 、Ｒ ／ 活 生 于应 变 小 于 １ ％ 、 体 静 压 力 负 值 大 于 负 ０ １ 通 道 ， ＭＥ １ Ｅ Ｋ１２等 磷 酸 化 ， 化 转 录 因子 ５ 流 ．５
ｕｘ Ｃ ｆ ） ａ Ｐ一１家族 。研 究发 现 ， 界 张应 外 Ｍｐ ａ的区域 ， 他力学 条件则 形 成纤 维或 纤 维 软骨 ， Ｒ ｎ２（ ｂ ￣和 Ａ 其 ｎｅｒ ｉ 生 所 以低 强 度的压力 、 剪力促 进膜 内化 骨 的形 成 ， 高强 力刺 激 下 Ｉｔｇｎ可 以诱 导 ＯＢ胞 内 生理 、 化 改 度 的剪 力导致 纤维 软骨 与纤维 组织 形成 。 变 ， 机械信 号 转 导 过 程 中发 挥 着 重 要 作用 。另外 在 Ｉｅｉ ｎ ｇｎ Ｂ膜上 主要 粘 附 受体 和 １２ 应力 影 响 骨折 愈 合 过 程 中 的 细胞 信 号转 的研究 发现 ， ｔ ｒ 是 ０ ．
子等 ， 将细胞外基质信号传递人细胞内。 首先 ， ｒｅｓｎ等 认 为 ， Ｊ ｇｎｅ ｏ 应力作 用下 ，Ｂ的机 Ｏ 骨折 愈 合期 间 ， 学 影 响骨 折 修 复 的重 要 性 已 力 经受 到重 视 。骨 折愈 合 的生 物 力 学 因 素 基 于 Ｗｏ ｆ 械信 号偶联 、 ｌ ｆ 细胞增 殖 与 细胞 内 和细胞 间 ｃ ¨水 平 ａ
动 在骨折 愈合 的过 程 中作 用也是 举足 轻重 的 。
定律 ， 即通 过骨组 织 的增 加或 减 少 以适 应施 加 在 骨 的升降有关 ， 作用机制有两方面。第一， 刺激信号可
Ｂ膜 分 泌 一 种 Ａ Ｐ酶 ， 过 与 相 邻 细 胞 的 Ｔ 通 组织 上 的应 力 ， 就 是 说 ， 一定 范 围 内 ， 增 加 承 引发 Ｏ 也 在 需 载时 可有 骨 形 成 ， 需 要 或 减少 承 载 时有 骨 吸 收。 ＰＹ 受体接合导致细胞内 Ｉ 不 ： Ｐ增殖和细胞 内的 ｃ ａ
【 摘要 】 影响骨折愈合的因素有很多 ， 应力和微 动是常 见的原 因 ， 对骨折愈合 的作用众说 不～。本 其
文就应力的作用机制 、 作用 时机 、 应力的大小和方向及微 动的方式 、 频率和 幅度等及二者之 间的联 系的研 究 现状予 以综述 。
【 关键词 】 骨折愈合 ； 成骨细胞 ； 应力 ； 微动
力学信号可以通过细胞膜上的第 二信 骨组织对应力刺激具有 良好的适应性 ， 骨折愈合 的 释放。第二 ， ａ 使 Ｂ细 胞膜 去极 化 ，ａ 通道 开放 产 生 ｃ“ 好坏与其力学环境密切相关 ， 骨的功能适应性使得 使一 ｃ“ ， Ｏ 骨 组织在 应力 的影 响或直 接作 用下 能 作 一定方 向 的 动作 电位 ， 引发细胞 内生物化学反应 ， 促进 Ｏ Ｂ增 生长， 同时影 响愈 合 的还 有 作 用 时 机 ， 力 的 大小 ， 殖 。Ｊａ 应 ｅｎ等 认为 ， 胞外 Ｃ 内流激 活 细胞 生理 反 ａ
与骨科 医学界 的互 相 渗 透 ， 折 治 疗 的概 念 和方 法 ｂａｔ， Ｂ） 骨 ｌｓ Ｏ 占有 主导地 位 ， ｓ 目前研究 主要是 力学 刺 激
Ｂ生物学效应 的信号通路 ， 以通过位于细胞 可 发 生 了一次革 命 。现 已知 ， 折 愈 合不 仅 需 要 骨 折 对 Ｏ 骨
端 良好 的接触 ， 骨折周 围基本 的血 运 ， 而且 力 学 和微 膜表 达或跨 膜 存在 的钙 离子通 道 、 合素 、 整 各生 长 因
织耐受应 力 时所产 生 的应 变 能力 不 同 ， 力 直 接 影 化有关。从而进一步影响 Ｏ 应 Ｂ而影响骨折愈合 。整 响骨痂 中不 同组 织 的分化 方 向 。Ｃａｓ】３等 在骨 折 合素 （ｎｅｒ ） ｌ ＿ ］ ｅ － Ｉｔ ｉ 是最初 在 １８ ｇｎ ９ ６年提 出的概念 ， 描述 一
【 中图分类号】 Ｒ ８ ６３
【 文献标识码 】 Ａ
【 文章编号 】 １０－６５ （００ ０一１２ ５ ０３－３０２ １）ｌ １ － －
成 Ｏｔ ｅ 随着 生物力 学 、 材料 学 、 分子 生物 学 等边缘 学 科 导通 路 在 骨 折 愈 合 的 过 程 中 ， 骨 细 胞 （ ｓ ｏ
《 南医学） ｏ ｏ 海 ２ ｉ 年第 ２ 卷第 １ １ 期
Ｖ １ １ Ｏ １ ａ ｕ ｒ １ ｏ． ． Ｊ ｎ ａｙ２ ０ ２Ｎ ０
・
综
述 ・
影 响 骨 折 愈 合 的 因 素 — — 应 力 和 微 动
张 恒 综述， 李文锐 审校
５２０ ） １０ ０ （ 东省韶 关市第一 人 民 医院 骨二科 ， 东 韶 关 广 广
通 化 、 殖 ， 于 ０ ２ Ｍ ａ的 流 体 静 压 对 成 骨 细 胞 不 名。整合素作为联 系细胞 内外信号 的主要物质 ， 增 大 ． ｐ
导致 细胞 骨架重 排 、 丝 蛋 白构 微 利， 但对 软 骨细胞 无 害。在 骨髓生 长 区域 ， 骨 骨化 过 ３个方 面起 作用 ： 软 染色 体 接 触 引起 细 胞 功 能改 变 。其 共 同作 在 ０２ ．５—１ ０Ｍ ａ ． ｐ 下发 生 。膜 内骨化 发 生于应 变 小 象改 变 、