二、生物治疗
（一）概念及内涵
生物治疗是一个广义的概念，涉及一切应用生物大分子进行疾病治疗的方法，种类繁多，而且还在不断发展和完善。狭义的生物治疗是指利用活体细胞或具有表达活性的基因、蛋白进行疾病的预防和治疗，从操作模式上可分为细胞治疗和非细胞治疗。上述骨髓干细胞治疗既属于组织工程技术，也属于生物治疗中的细胞治疗范畴。而在非细胞治疗领域，相关的生物因子治疗也取得了一些新进展。
（二）生物治疗在ORNJ的应用
骨基质中有多种生长因子在骨形成、吸收与重建中发挥重要作用，如转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）、碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等。众多成骨细胞体外培养模型、体内试验以及临床研究揭示，以上生长因子在成骨细胞的增殖、分化与蛋白合成中发挥重要调控作用。骨组织工程要在体外和体内模拟骨修复与形成的自然过程，构建人工骨组织，就不能不研究和应用这些在骨形成过程中发挥重要生物学作用的生长因子。
有研究表明，TGF-β能促进骨细胞的骨基质合成、Ⅰ型胶原合成及间充质干细胞向成骨细胞的转化。TGF-β是一类多肽内源性生长因子，在血小板和骨组织中含量最为丰富。在骨生长发育中，TGF-β可由多种细胞产生并以自分泌形式对间充质细胞、成骨细胞和破骨细胞发生作用，对骨形成和骨吸收起双相调节作用。在人胚胎发育时期，TGF-β在3月龄胚胎肥大软骨细胞中有表达，在4～6月龄胚胎骺板软骨细胞、血管周围间充质细胞中有表达，而在骨化中心的成骨细胞中表达较少。TGF-β对成骨细胞作用的研究结果不尽相同，这可能与TGF-β的种属特异性、浓度、成骨细胞浓度以及不同骨发育阶段有关。大多数体外细胞培养研究认为，TGF-β能够促进发育期和骨折后新骨形成过程中间充质细胞的增殖和成骨细胞向分化，可提高成骨细胞中前胶原蛋白mRNA的稳定性并促进胶原多肽在细胞外基质中的沉积，并且能够诱导成骨细胞合成分泌胶原、碱性磷酸酶、骨连蛋白等细胞外基质。同时TGF-β能够促进成骨细胞中蛋白酶抑制剂的产生，进一步增加骨基质的沉积，有利于成骨。
此外，BMP在骨发生发育、骨再生和骨缺损修复方面的作用越来越受到重视。BMP是一种疏水性酸性糖蛋白，基本生物学作用是诱导间充质细胞向成骨细胞转化。在骨发育方面，胎儿长骨扁骨内存在大量的BMP，间充质细胞、骨原细胞和成骨细胞能够合成BMP，在胚胎肢芽中BMP-mRNA含量也显著高于非骨化部位。在人体内BMP主要由成骨细胞产生，并发挥诱导成骨的作用，BMP的诱导成骨作用无种属特异性，但存在剂量依赖关系。目前已了解到它可通过诱导趋化、增殖和分化来完成诱导成骨。诱导趋化是指细胞对去钙骨基质中释放的化学信号的浓度梯度变化所做出的方向性移行，在BMP趋化下，细胞通过血浆纤连蛋白（fibronectin）介导黏着于胶原层，并在其上铺展。在BMP诱导下，细胞通过有丝分裂得到增殖。BMP还可诱导广泛存在于结缔组织中的诱导性骨母细胞（inducible osteogentic precursor cell，IOPC）分化为成软骨细胞、成骨细胞，进而形成软骨组织及骨组织。Okubo等通过结扎和切断大鼠右股动脉，对低血供的小腿肌肉进行研究。发现高压氧可增强BMP-2的骨诱导活性，从而显著提高碱性磷酸酶活性并增加钙含量。另外，低血供实验显示，高压氧能增强缺血组织的氧压力，进而诱导BMP-2的骨诱导活性。因此，该研究认为可利用高压氧来加速BMP-2诱导成骨的活性和速率，从而促进骨缺损修复。虽然在实际临床治疗中，一般认为高压氧对严重ORNJ疗效甚微或基本无效。但是，上述高压氧与生物因子治疗相结合的研究思路，对ORNJ的临床治疗仍然具有一定探索价值。(https://www.daowen.com)
Uchida等进行了大鼠股骨骨膜成骨实验，发现bFGF具有诱导骨生成的作用，而且能显著促进新生血管形成并增加肌皮瓣的存活率。bFGF可以抑制Ⅰ型胶原蛋白的合成和碱性磷酸酶的活性，能刺激成骨细胞内的DNA合成增加，使成骨细胞内骨钙素增加，加速骨的钙化，使新骨形成。因此，在理论上也可作为ORNJ骨修复生物治疗策略之一。
VEGF作为血管内皮细胞特异性丝裂原，被认为是诱导血管生成作用最强、特异性最高的一种细胞因子，而其本身也和骨形成有着密切关系。Rabie等在研究生长因子与下颌骨髁状突发育的关系时发现，肥大软骨细胞表达VEGF，且在成骨高峰前表达最旺盛。Gerber等认为VEGF可通过促进血管化和软骨钙化方式在软骨内成骨中发挥作用。VEGF对膜内成骨也有促进作用，Zelzer等观察到在小鼠颅骨胚胎发育过程中，间充质细胞分化为成骨细胞区域的VEGF表达增强，而体外颅骨片培养中加入VEGF164，5天后检测发现骨片厚度明显增加。Mayr-Wohlfart等体外培养人成骨细胞时，加入rh-VEGF165后，其增殖能力提高70%。而在10 ng/mL的rh-VEGF165作用下，细胞趋化性迁移指数也明显增高。此外，在骨缺损部位，VEGF可通过作用于成骨细胞强表达的血管内皮生长因子受体-1（vascular endothelial growth factor receptor-1，VEGFR-1），促进成骨细胞发生趋化作用而加速骨损伤的愈合。
综合而言，运用生物因子治疗ORNJ的机制可能包括以下几个方面：首先，放疗后细胞发生凋亡，骨基质蛋白的合成及表达降低，导入外源性促成骨及成血管生成因子可促进ORNJ区新血管及骨的生成；其次，导入生物因子可以激活组织瓣成骨及成血管潜能；最后，生物因子还可诱导不成熟的间叶细胞向成骨细胞分化。
近年来多重作用因子日益受到重视。如低氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）作为一种重要的血管-成骨耦合调节因子有提高BMMSC血管生成和成骨分化的双重作用，可以有效应用于骨缺损修复。另外，鞘氨醇1-磷酸（sphingosine 1-phosphate，S1P）是一种具有生物活性的磷脂，可影响内皮细胞、平滑肌细胞和成骨样细胞等多种细胞的迁移和增殖能力。研究证明，持续释放S1P可以促进微血管扩张、改善组织工程骨重建的愈合效果。
骨和血管形成是由多种生长因子共同参与调节的。在体内任何时候，骨细胞和血管内皮细胞的微环境都包含有多种生长因子，而且各种生长因子在体内不同部位也有着不同的作用。这些生长因子之间的相互作用机制目前还不十分清楚，但有一点可以肯定，成骨和成血管过程依赖于各种生长因子的共同调节。由于各种生长因子对BMMSC的作用有很大的差异，所以，目前的骨修复生物治疗策略倾向于多种因子联合使用或贯序使用，期望能够使各种生长因子最大限度地发挥诱导分化和促进增殖的作用。