正常骨折愈合的基本机制及延迟愈合的危险因素

Cheng Cheng& Dolores Shoback

摘要

综述目的 在了解骨折愈合的生物学基础方面已经取得了实质性的进展。然而，目前尚不清楚骨质疏松症或以前或目前的骨质疏松症治疗是否影响愈合过程或与愈合受损相关。本文综述了骨折愈合的正常过程、骨质疏松症和患者特异性因素在骨折修复中的作用。

最近发现 骨质疏松症与骨折愈合受损的最终关联仍然不确定，因为解决这一点的证据有限。在切除卵巢动物的临床前模型中测试合成代谢药物的研究大多是阳性结果，显示骨折修复增强。前瞻性的人体临床试验，虽然数量很少，设计有限，只测试一种合成代谢药物，但也产生了适度的良好结果。

总结 我们对探索目前可用的骨质疏松治疗方法对骨折修复的疗效很感兴趣。支持其疗效的明确数据对于获得该适应症的批准至关重要。

引言

骨折愈合受损对患者和卫生保健系统有严重的医疗后果。据估计，10-15%的骨折会发生愈合受损的并发症，如延迟愈合或不愈合的[1]，尽管发生率因骨折[2]的解剖位置而异。骨质疏松症以低骨量和骨微结构和强度减弱为特征，已知会增加脆性骨折的风险，但该疾病本身在破坏愈合过程中的作用尚不清楚。2005年发生了200万骨质疏松性骨折，相当于~1700万美元的经济负担。此外，预计到2025年[3]，美国骨质疏松性骨折的发病率预计将上升到300万以上，同时欧洲也有类似的趋势，亚洲国家的发病率甚至更高。总的来说，40%的女性和14%的50岁以上男性预计将在其剩余的一生中患有骨质疏松性骨折[4]。除了这些令人震惊的统计数据之外，还有一种观点认为骨质疏松症也会导致高冲击性骨折的发生率，在这种情况下，从高于个人站立高度的跌落到道路和机动车辆事故造成了严重的伤害，这意味着骨质疏松症潜在造成大部分骨折[5]。

作为一个医疗保健问题，骨折愈合的问题是一个关键的问题。骨折愈合受损，特别是不愈合，对患者和医疗保健系统造成的额外医疗成本的后果，必须加到失去工作生产力的[6]的间接财务成本中。两项美国研究分析了每次胫骨骨折的中位医疗费用，估计1997年和2006年分别为11333美元和25556美元（在不到10年内翻倍）[7,8]。一项横跨三个国家的欧洲研究专门检查了预期生产力损失以及医疗保健成本，发现与接受骨形态发生蛋白 2 (BMP-2)辅助治疗的开放性胫骨骨折患者 221 天的更快愈合时间相关，节省了 7380 至 8145 欧元的成本，而不是 266天没有这种治疗的愈合时间 [9]。

正常和受损骨折愈合的机制

骨折愈合受损的定义

虽然愈合时间因特定骨折类型和严重程度的不同而不同，但大多数长骨骨折在6-8周内愈合，8-10周是椎体骨折的正常愈合时间。大多数骨折实验认为骨痂的形成是骨折愈合的终点[10]。超过这些预期时间框架的骨折愈合受损通常表现为延迟愈合或不愈合的[11,12]。根据美国食品和药物管理局(FDA)[13]的数据，对于延迟愈合的标准化定义没有共识，但不愈合被定义为9个月后未能愈合或3个月后缺乏进展性愈合迹象。根据韦伯的分类，骨折不连进一步分为多血管和无血管不连[14]。虽然多血管性或肥厚性骨不连似乎是骨折固定部位不稳定的结果，表现为缺乏骨桥的软骨骨痂，但无血管（也称为萎缩）骨不连显示最小或没有骨痂形成[15]。无血管不连的病因是多种多样的，通常涉及对骨折部位局部内在因素的严重损伤，导致基本愈合过程的中断。优化固定以增强稳定性作为治疗方法，如果不添加某种形式的辅助治疗[15]，就不太可能治疗无血管不愈合。

延迟骨折愈合的危险因素

引言

明确有多种影响骨折愈合的危险因素[16]。外部因素包括医学合并症和某些药物的使用。即使是像吸烟和饮酒这样的社交习惯，也有可能导致愈合受损。内在因素，如骨膜或骨内膜损伤和损伤部位血管化不良，也直接影响愈合过程。

这篇综述将提供骨折愈合的简明背景，包括病理生理学、危险因素和医学治疗。感兴趣的读者可以参考最近关于[6,16,17]此主题的优秀评论。我们将强调目前关于骨质疏松与骨折愈合关系的证据，并分别讨论骨质疏松性骨折愈合的独特生物学、愈合受损的危险因素以及骨质疏松治疗对骨折愈合的影响。后一个主题是每天在临床医生的办公室和致残性骨折患者的医院病房进行住院和治疗。我们在这篇综述中提出的治疗药物的范围仅限于系统给予的骨质疏松症药物。在增加愈合的其他方法上也有相当多的工作，从干细胞植入到局部传递生物因子和生物力学设备，已经发表[17]。

骨折愈合生物学

大多数骨折通过二次愈合的过程愈合，其中膜内骨化先于软骨内成骨并重叠，最终导致骨折间隙的骨桥接。这与初级愈合相反，在初级愈合期间，在绝对稳定的条件下发生直接的骨形成，在完全复位后通过刚性固定实现，骨痂形成最少或不存在 [6,16]。血肿的形成和骨折部位的炎症启动了这一过程。细胞因子和各种免疫原性因子的释放促进了间充质干细胞从骨膜和骨内干细胞向[6]位点的募集和迁移。这伴随着骨折部位局部血管灌注的增加。该过程由多种信号分子调节，包括成纤维细胞生长因子(FGF)2、BMPs、胰岛素样生长因子(IGFs)和甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)。成骨细胞的形成优先被诱导于骨膜，骨膜开始了膜内骨化的过程。这一过程涉及成骨细胞直接沉积类骨质，后来成为矿化骨[6,16]。另一方面，软骨内骨化涉及通过细胞分化进行的软骨形成的连续步骤、桥接骨端的软骨骨痂的形成、未成熟骨痂的矿化和扩张，以及通过成骨细胞和破骨细胞重塑骨痂，用机械更强的层状骨取代编织骨 [6]。该过程可分为早期合成代谢阶段，骨痂通过膜内或软骨内成骨形成，然后是分解代谢阶段，包括将形成的骨痂重塑为成熟的矿化骨痂[16]。缺血性骨不连的危险因素包括： [1] 局部因素的扰动； [2] 骨膜剥离术； [3] 血肿丢失或破裂； [4] 骨折部位本身的形态，例如大的骨折间隙、骨碎片粉碎和移位，或具有节段性丢失的开放性骨折，严重损害了骨折愈合的支架的完整性 [16, 18]。此外，这些损伤因素可能是某些骨骼部位在骨折后更容易发生不愈合的原因，例如胫骨，与其周围软组织覆盖薄有关，容易发生与由骨骼和血管损伤导致的末端失活相关的粉碎性和开放性骨折[19]。

骨质疏松性骨折愈合的特殊方面

骨质疏松症患者的骨折本质上与骨量正常个体的骨折不同的观点很大程度上源于骨科研究报告骨质疏松症患者植入固定失败。这些故障归因于潜在骨质量的改变，而不是硬件故障[20]。这些失败可归因于与骨质疏松症相关的骨量减少和骨的生物力学特性受损[20,21]。具体来说，孔隙度[21]增加的薄皮质，小梁方向的改变[21,22]，以及骨基质[23]组成的变化都与骨质量和较低的机械性能有关，这与手术修复后高达10%的骨不连并发症发生率相关，手术修复提高了骨质疏松性骨折愈合的可能性，这是一个不同于非骨质疏松性骨折[24]的过程。

根据FDA[25]，结合卵巢切除术结合低钙饮食的动物模型最能模拟绝经后骨质疏松性骨的状态。此外，我们认为，通过完全截骨术实现完全骨间断比简化的方法更好地描述临床骨折，如愈合不同的钻孔缺陷或部分截骨术[26]。

这类模型的研究显示，骨折愈合的合成代谢或分解代谢阶段的破坏，总体上与最大负荷显著降低但骨折愈合时间延长有关，在26项动物试验专门检查骨折生物力学特征[27]。缺陷与合成代谢或早期阶段的愈合已经在几项研究报道，如绵羊胫骨截骨术和大鼠开放性股骨骨折模型 [28, 29] 的示例，该模型在骨折后最早 3 周和延迟 2 周就在骨质疏松症组的弯曲刚度测试中产生了骨痂面积和骨矿物质密度 (BMD) 的减少。其他关注愈合分解代谢阶段的研究，包括大鼠胫骨和大鼠股骨骨折模型[30,31]，发现了软骨内成骨延迟导致骨痂衰竭负荷和应激降低的证据。同样，大多数骨折实验将骨痂的形成与桥接作为骨折愈合的终点，而很少对重塑阶段进行评估 [10]。

虽然这些发现似乎支持骨质疏松症对骨折愈合的影响，但它们仍存在争议，因为实验参数不一致，骨折类型或动物研究[21]的年龄存在很大差异。

最近在设计更精确地模拟骨质疏松性骨折的实验方面取得了进展，骨质疏松性骨折通常发生在干骺端区[32]，而不是大多数实验室产生的骨折的干骺端部位。虽然数量很少，但这些最近的研究结果支持了骨干骨折模型的发现，即骨质疏松骨的愈合最终产生机械强度明显较低的骨，生物力学测试的屈服点和较低的弯曲刚度证明了这一点[33,34]。此外，一项研究显示，形成的骨痂骨桥接异常，非矿化含量较高。

骨折愈合过程中发生改变的危险因素

吸烟是一个危险因素

一项对与骨折愈合受损相关的内在和外在风险因素的荟萃分析表明，吸烟是一个重要的风险因素，与某些通常与骨折愈合受损相关的特定骨折部位因素一样重要[35]。动物研究表明，吸烟对与尼古丁相关的骨折愈合有负面影响，尼古丁导致血管收缩导致灌注减少，并被认为在降低形成的骨痂的机械强度方面发挥了作用[36-38]。多项研究和系统一项综述证实吸烟是不连[35,39]的主要危险因素。吸烟者与非吸烟者相比，前者的愈合时间显著更长，感染率[39]也更高。其他研究表明，戒烟[40,41]可改善骨折的愈合时间和愈合情况。相比之下，饮酒对骨折愈合的影响研究较少，大多数来自动物研究的证据表明，生物愈合在多个步骤中受到损害，包括诱导成骨细胞功能障碍 [42, 43]、氧化应激增加间接抑制活化 Wnt 通路 [44, 45]，并抑制间充质干细胞迁移到骨折部位[46]。在少数骨科研究中，酒精滥用已观察到较高的骨折风险和与骨不连的关联[47,48]。

糖尿病是一个危险因素

1型或2型糖尿病[49]患者的骨折风险增加。然而，同样重要的是糖尿病患者骨折愈合受损率升高。据报道，与非糖尿病患者[50]相比，延迟或不愈合的风险比率增加了3.4倍。基于实验研究的发现，糖尿病患者愈合受损的发病机制是多因素的，包括骨折部位间充质干细胞的募集和分化不良[52]，成骨细胞和破骨细胞活动之间的不平衡[53]，以及由非酶糖化引起的 I 型胶原蛋白合成改变[54,55]。临床研究进一步描述，与无并发症的糖尿病患者相比，踝关节手术后出现周围神经病变和血管病变等并发症的糖尿病患者出现骨不连[56]。另一项关于接受关节融合术、截骨或骨折复位的糖尿病患者愈合不良的危险因素的研究发现，周围神经病变和A1c血红蛋白>7%与不愈合、延迟愈合和畸形愈合的最终发展显著相关[57]。

药物作为危险因素

由于双膦酸盐在骨中的半衰期长且并入基质本身，人们对骨折愈合的影响提出了关注，但临床研究很少。来自动物模型的临床前数据并没有显示明显延迟愈合[58,59]。一项研究表明，编织到板状骨的重塑有延迟，导致更大但机械完整的骨痂[60]。一项对16项临床研究的荟萃分析探讨了双膦酸盐在骨折愈合中的使用，包括3项随机试验和7个回顾性队列[61]。该研究评估了骨折发生前和骨折开始后长期使用的愈合时间和不愈合率的差异[61]。该分析在很大程度上证实了临床前研究的结果，即双膦酸盐的使用时间或其引入与愈合时间或不愈合率之间没有显著相关性[61]。然而，荟萃分析的一个结论是，在持续桡骨远端骨折之前，已经使用双膦酸盐的患者的愈合时间显著延长 [61]。关于上肢骨折愈合的其他研究产生了相互矛盾的结果[62-64]。一些报道了不愈合率的增加，但愈合时间没有差异[62]，而其他则相反[63,64]。综上所述，没有足够的证据支持或驳斥双膦酸盐抑制骨折愈合的观点。

与双膦酸盐一样，狄诺塞麦产生更大、机械强度更高的骨痂，伴随着骨痂重塑的延迟，但在与阿仑膦酸盐的比较动物骨折模型中，通过显微计算机断层扫描分析显示骨体积和 BMD 增加更多。 两种药物均未发现对愈合有负面影响 [65]。

几种传统上影响骨折愈合的药物，包括皮质类固醇和非甾体抗炎药（NSAIDs）[66]。一些动物模型[67,68]，但不是所有的研究[69-71]表明，糖皮质激素可以减少骨痂的形成[67]，延缓愈合[68]，并改变骨痂的矿化。在动物模型中使用非甾体抗炎药的研究表明，它们对骨折愈合的影响各不相同[72-74]。关于服用糖皮质激素或非甾体抗炎药的患者骨折愈合的数据很少[66]。一般来说，在高剂量和术后长期使用非甾体抗炎药时，不愈合的发生率较高[75-77]。然而，非甾体抗炎药也与髋关节手术后异位骨形成减少有关。其他有证据表明对骨折愈合有有害影响的药物包括某些化疗药物、抗凝药物和抗生素[66]。

营养不良是一个危险因素

钙和维生素D缺乏作为骨折愈合改变的危险因素来自动物模型和流行病学研究。动物研究的结果是相互矛盾的。只有一项研究比较了几种类型的饮食，包括缺乏钙、磷和维生素D，另一种补充这些矿物质，轻微支持骨折愈合[79]，而其他研究检查钙和磷缺乏、维生素d缺乏或钙与维生素d缺乏的饮食没有显示出任何影响[80-82]。临床研究大多是观察性的，但尚不确定。一个病例系列报告称，在37例不愈合的患者中，>80%的是维生素d缺乏症。另一项研究将未愈合患者与正常愈合患者的比较，未能发现维生素D缺乏的显著差异[83,84]。其他与骨折愈合受损有关的营养紊乱包括维生素C和B6缺乏，以及低饮食蛋白摄入量导致的低白蛋白血症，尽管所有这些紊乱的证据水平都很弱[85-87]。

加速骨折愈合的药物和策略

大多数关于骨折愈合药物治疗的研究都集中在优化局部骨折微环境上，要么通过直接植入生物材料（如骨干细胞移植）促进骨再生，要么用生物力学装置刺激骨折支架（例如，低强度脉冲超声），或通过局部补充生物因子（如参与分子愈合级联的 BMP）间接增强骨生成 [16]。通常，需要修改手术固定方法，如对于骨质疏松性骨折，优先选择锁板或锁髓内钉，以降低并发症的发生率。

目前用于治疗骨质疏松症的全身性药物，机械地靶向骨折愈合分子途径中的步骤，引起了强烈的兴趣，并且正在进行骨折修复研究的调查。尽管缺乏经批准的骨折治疗药物，但在临床前和临床研究中，其中一些药物已被证明在愈合过程中有潜在的好处。此外，服用它们的患者对愈合的推定影响是重要的临床问题。

二膦酸盐

关于双膦酸盐加速骨折愈合或挽救受损愈合的作用的证据很少[58]。临床研究检查了双膦酸盐在转子周围骨质疏松性骨折和假体膝关节置换术的内固定中的使用结果，表明固定稳定性得到改善，尽管尚不清楚这是否与更快的愈合有关[88-90]。骨折后时期的双膦酸盐给药的时间可能是关键。最高级别的临床证据是由HORIZON RFT（健康结果和使用唑来膦酸降低每年一次复发性骨折试验的发生率）显示降低骨折风险和改善死亡率，尽管根据连续的临床和放射学评估在愈合时间或延迟愈合证据方面缺乏显著差异[91]，例如在髋部骨折后 2 周至 12 周内接受唑来膦酸治疗的队列中 [92, 93] 。对于双膦酸盐在骨折愈合中的作用还没有达成共识，需要更强有力的临床数据来澄清这一重要的临床问题。

地诺单抗

如前所述，已经使用地诺单抗进行了罕见的基于实验室的研究，地诺单抗是一种抗吸收剂和针对核因子-κB 配体 (RANKL) 受体的单克隆抗体 [94]，以评估其对骨折愈合的影响，并产生了中性的发现[65,95]。关于地诺单抗在骨折愈合中的唯一临床证据来自 FREEDOM（每 6个月对地诺单抗治疗骨质疏松症的骨折复位评估）的亚组分析，这是一项针对绝经后妇女的双盲、安慰剂对照试验，研究地诺单抗与安慰剂降低骨折风险情况[96]。在199名发生非椎体骨折的女性中，没有在使用地诺单抗治疗的女性中观察到愈合受损或延迟的证据[96,97]。

雌激素和选择性雌激素受体调节剂

雌激素和选择性雌激素受体调节剂(SERM)雷洛昔芬都是被批准用于治疗绝经后妇女骨质疏松症的药物[94,98]。关于骨折愈合，一项研究在接受股骨截骨术的卵巢切除术后大鼠中比较了两种药物与阿仑膦酸钠。雌激素组和雷洛昔芬酸酯组的愈合情况与对照组相似[99]。相比之下，在骨干和干骺端骨折模型中，在生物愈合过程的早期或所有阶段，骨折愈合都得到了改善（由于雷洛昔芬或雌激素），骨痂具有更高的阻力和弹性[34,100,101]。在一项研究[100,101]中，雌激素特异性地增强了骨内的形成，而雷洛昔芬诱导了骨痂的形成，增加了矿化和小梁厚度。临床试验没有测试雌激素或雷洛昔芬作为促进骨折愈合的药物，可能是由于两者都具有促凝作用，在骨折后的情况下可能会加剧。

特立帕肽

在许多动物模型中的研究表明，特立帕肽或重组人甲状旁腺激素 [PTH 1-34] 可能通过刺激 Wnt 信号传导导致软骨形成和成骨前体的增殖和分化，从而增强愈合级联反应中的早期软骨内反应 [102 ]。在从大鼠 [103-105] 和兔 [106] 到猴子 [107] 的不同物种的截骨术和闭合性骨折模型中，一致观察到骨痂体积、矿化和机械强度增加的结果，PTH 的剂量差异很大（1 –34) (0.75–200 μg/kg) 并且治疗持续时间大多为 21–28 天 [108]。在对闭合性股骨骨折大鼠进行的最大规模研究中，与单独使用载体相比，接受 PTH (1-34)（5 或 30 μg/kg/天）间歇治疗的组在 5 周内经历了骨痂形态测量和机械参数的显著增加，而更高剂量的药物在3 周时看到早期改善 [138]。与早期使用 PTH (1-34)（剂量为 10 μg/kg/天）的骨折研究中描述的促破骨细胞生成活性相反，对破骨细胞活性没有影响[103]。

在骨质疏松性骨折（卵巢切除术后)的动物模型中，间歇性给予甲状旁腺激素(1-34）产生了阳性结果，支持改善修复[108]。一项通过微计算机断层扫描研究去卵巢大鼠干骺端缺陷愈合的研究表明，甲状旁腺激素（1-34）的整体合成代谢效应反映在缺损区域的骨形成增加，同时总骨体积、小梁厚度和数量增加[139]。另一项研究测试了全长重组人甲状旁腺激素（1-84），间歇给药超过30天，与 17-β 雌二醇和载体相比，在通过髓内钉稳定的卵巢切除大鼠双侧胫骨骨折的愈合中。与载体或 17-β 雌二醇相比，用 PTH (1-84) 治疗的动物的骨痂形成和强度均增强，类似于 PTH (1-34)的发现 [140]。

一项荟萃分析确定了五项关于上肢或下肢骨折的临床研究，以检查合成 PTH 肽对愈合的影响。该荟萃分析证实了动物数据，支持 PTH 类似物缩短愈合时间的能力 [109]。荟萃分析中包括的两项随机临床试验是在患有急性桡骨远端或骨盆骨折的绝经后妇女中进行的。这些试验中的受试者接受 PTH（1-34）（20 或 40 μg/kg/天）或 PTH（1-84）（100 μg/kg/天）以帮助骨折愈合，并通过串行成像进行监测 [110 , 111]。在这些试验中，PTH（1-34）用于桡骨骨折患者，PTH（1-84）用于骨盆骨折患者。与对照组相比，这些治疗显著缩短了愈合时间，PTH (1–34) 为 7.4 周 vs 9.1 周，PTH (1–84) 为 7.8 周 vs 12.6 周，但 PTH (1-34) 剂量 40 μg/kg/天（8.8 周 vs9.1 周）缺乏统计学意义[110, 111]，这仍然无法解释。另一方面，PTH 类似物改善临床记录的受损骨折愈合的证据仅限于病例报告。PTH [1-34] 在各种报道的延迟或不愈合骨折中的应用，从上部骨折到下部骨折中大多表现出良好的结果，尽管缺乏严格的安慰剂对照 [112, 113, 141]。

非典型的股骨骨折：甲状旁腺激素多肽的使用

考虑到上述总结的动物模型中重组甲状旁腺激素骨折愈合的阳性临床前数据，最近人们开始关注特立帕肽治疗非典型股骨骨折(AFFs)。AFF 的定义是它们位于小转子远端和股骨髁上扩口近端之间的特定位置，它们通常没有粉碎的外观，并且它们发生在既往创伤极小或没有创伤的情况下 [114,115]。 它们的发生率极低（占所有股骨骨折的 0.35%），并且与长期使用双膦酸盐或狄诺塞麦有关 [116]。 根据美国骨与矿物研究学会 (ASBMR) 工作组关于 AFF 的报告，可以考虑 PTH (1-34) 治疗用于无法通过常规治疗治愈的 AFF [114, 115]。两项回顾性研究报告了愈合改善。一项评估了 AFF 患者手术修复后 PTH (1-34) 的引入，发现治疗组的愈合率高于非治疗组 [117]。另一项是一项回顾性队列研究，包括完全和不完全 AFF，无论是手术治疗还是保守治疗，并比较了每天注射 PTH（1-34）与阿法骨化醇或甲萘醌 [118]。关于回顾性队列研究结果的一个警告是，亚组分析中保守管理的不完全 AFF 没有显著差异 [118]。除了 AFF 的骨折愈合外，两项检查骨转换的前瞻性非随机试验均观察到重塑增加，这由骨转换标志物的变化证明[119, 120]。这被假设为 PTH (1-34) 促进骨中双膦酸盐的转换，但在这些情况下，愈合率仍然不一致 [119, 120]。

与甲状旁腺激素相关的多肽和类似物

甲状旁腺激素相关肽(PTHrP)通过与甲状旁腺激素相同的受体(甲状旁腺激素/PTHrP受体1或PTH/PTHrP-R1)发挥作用，并通过与印度刺猬因子和其他信号分子的相互作用[121]，在软骨内骨化中发挥重要作用。PTHrP增强软骨细胞增殖，同时抑制分化，以确保向骨痂发育的进展[121]。在包括PTHrP单倍体不足的大鼠在内的几个动物模型中，研究表明，用PTHrP靶向PTH/PTHrP-r1可促进骨折愈合[122-124]。这些发现也来自于糖皮质激素治疗和糖尿病动物模型的研究[125,126]。阿洛帕肽是最近FDA批准的PTHrP类似物，与PTH相比，它获得了广泛的关注，如ACTIVE（阿洛帕肽脊椎终点比较试验[127]）试验中得到了证实。这种药物促进骨折愈合和延迟愈合的测试目前仍未被探索。

研究性治疗方法

靶向硬化蛋白

抑制 Wnt/β 连环蛋白信号通路、硬化蛋白和 Dickkopf-1 (DKK1) 的内源性拮抗剂已成为实现骨质疏松症治疗和骨修复和再生的骨合成代谢的可能方法 [15]。作为内源性拮抗剂，硬化蛋白对 Wnt 配体与 LRP5/6 的结合发挥抑制作用，LRP5/6 是一种低密度脂蛋白受体相关蛋白，作为 Wnt 配体的共同受体，连同卷曲蛋白。干扰 Wnt 信号会阻断 Wnt 通路下游分子 β-连环蛋白激活成骨细胞基因转录的能力[128]。 Wnt 信号传导的激活（或 Wnt 拮抗作用的缓解）进一步将多能间充质干细胞的分化转向成骨细胞谱系并抑制软骨形成 [15]。用硬化蛋白中和抗体治疗可上调Wnt信号，导致增强成骨形成和骨形成。一些临床前研究和临床试验已经验证了这种方法，可以使用抑制硬化蛋白的抗体或硬化蛋白基因敲除模型来提高骨密度和减少骨折[129-131]。

从骨折愈合的角度来看，使用硬化蛋白中和抗体对动物骨折模型的研究在很大程度上改善了骨量参数，特别是在糖尿病和骨质疏松模型中[132,133,142]。在骨折后早期和晚期都用抗硬化蛋白抗体治疗患有股骨缺损的大鼠 [134, 135] 的研究一致表明，相对于对照部位，骨折部位的愈合时间更快，骨密度增加，尽管完全愈合率并不令人印象深刻，即使在抗硬化蛋白抗体组中也是如此[136, 137,143]。在两个开放截骨术大鼠模型中 [137, 143]，在第 3 周和第 6 周或第 3、6 和 9 周给予硬化蛋白抗体的动物在骨折部位表现出更高的矿化度和更高的 BMD。这些发现复制了早期大鼠和猴子闭合性骨折模型的结果 [137,143]。此外，这些研究揭示了骨痂血管生成增加。硬化素抗体，每周给药两次，持续 3 周或 8 周，在最近两个切除卵巢的骨折大鼠模型中的应用显示这些骨质疏松啮齿动物的骨折愈合。这些研究进一步且重要地表明，去卵巢骨质疏松大鼠的骨量接近恢复，与假手术盐水对照大鼠的水平相似 [135, 136]。值得注意的是，虽然有一些来自硬化蛋白基因敲除模型的数据表明在骨折愈合过程中纤维软骨骨痂较早去除，但大多数研究报告了骨痂骨量增加并伴有强度增强 [144, 145]。关于针对硬化蛋白促进人类骨折愈合的临床证据，两个多中心试验研究使用硬化蛋白抗罗莫索珠单抗治疗关于急性胫骨干骨折髓内钉治疗和急性单侧髋关节骨折术后固定的骨折愈合情况最近已经完成，但数据尚未发表[15]。

DKK1

与硬化蛋白一样，DKK1通过与LRP5/6的相互作用[146]，对Wnt/β连环蛋白通路发挥抑制作用。DKK1在骨折愈合中的拮抗作用是在早期动物实验中通过将含有编码 DKK1 的 DNA 的腺病毒传递给年轻和成年大鼠而过表达 DKK1 来实现的 [147,148]。胫骨骨折大鼠模型显示，形成的骨痂中β连环蛋白表达下调，随后骨折后3周未能愈合，骨和软骨体积显著减少。虽然这些发现在另一项研究中得到证实，该研究在 7 个月大的成年非骨折大鼠中应用腺病毒介导的 DKK1 过表达，并显示腰部和全腿 BMD 显著降低，但在使用抗 DKK1 抗体治疗 4 周后，股骨骨折模型显示野生型、性腺完整、年轻和成年大鼠的骨量显着增加，但在野生型、卵巢切除的成年大鼠中则不然[148]。 在小鼠胫骨和股骨骨折模型中，通过抗体介导的 DKK1 抑制来逆转 Wnt/β 连环蛋白通路的阻断，同样表明在 β 连环蛋白无效等位基因/条件敲除或 LRP5 敲除小鼠中愈合受到抑制 [147, 149]。在这些研究中，在野生型小鼠中观察到更大的骨密度和机械强度的增强[147, 149]。

最近的一项动物研究表明，硬化蛋白和DKK1在骨愈合过程中存在负反馈关系。弗洛里奥等人在骨折愈合模型中使用双特异性抗体介导硬化蛋白和DKK1的双重抑制[150]。研究人员首先指出，在硬化蛋白敲除大鼠和硬化蛋白抗体处理的卵巢切除小鼠中，硬化蛋白抑制伴随着DKK1表达的代偿性增加，表明DKK1在硬化蛋白的负调控中存在抑制性冗余。这些研究人员在随后的实验中证实，将硬化蛋白抗体、DDK1抗体或双特异性抗体在闭合股骨骨折大鼠模型中治疗7周，与任一单一疗法相比，双特异性抗体在诱导桥接方面更优越，并产生最大的骨痂。目前缺乏数据表明DKK1抑制是增强人类骨折愈合的可行手段，但临床前研究的积极结果对未来的临床试验有很大的前景。

结论

骨折愈合的过程是高度协调的，并受到多种内在和外在因素的影响。虽然一些实验研究已经提出了骨质疏松性骨折在修复过程中的独特特性，但还需要进一步的探索来更好地了解骨质疏松症是否以及确切地如何阻碍愈合。由于骨质疏松性骨折占所有骨折的很大一部分，骨质疏松症的合成代谢治疗特别引起了人们对其骨折修复前景的极大兴趣。尽管一些合成代谢药物在去卵巢的骨质疏松性动物骨折模型中取得了阳性结果，但关于长期使用骨质疏松症治疗来增强骨折修复的高质量临床数据仍然有限。大量的研究正在进行中，不仅是为了努力解决目前临床证据的差距，而且也在努力研究新的系统性药物的应用。