综述:附着点及其相关器官的功能解剖学:纪念迈克·本杰明教授对附着点生物学研究的贡献

《Journal of Anatomy》:Functional anatomy of entheses and enthesis organs: A celebration of Professor Mike Benjamin's contribution to enthesis biology

【字体: 时间:2025年10月09日 来源:Journal of Anatomy 1.9

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  本文回顾了Mike Benjamin教授在韧带附着点(entheses)解剖学及功能研究方面的贡献,提出恩 Th?器官、功能恩 Th?和滑膜-恩 Th?概念等理论,强调其通过纤维软骨组织、脂肪垫和滑膜结构协同分散应力,对骨骼肌肉健康及疾病治疗的意义,并指出其研究对组织工程和生物力学的持续影响。

  教授迈克·本杰明(Mike Benjamin)的研究工作在解剖学领域中具有深远的影响,尤其是他对肌腱和韧带与骨骼连接处——即“附着点”(entheses)的结构与功能的深入探索。本杰明的研究不仅揭示了这些结构的复杂性,还提出了多个具有里程碑意义的概念,如“附着点器官”(enthesis organ)、“功能附着点”(functional entheses)和“滑膜-附着点概念”(synovio-entheseal concept)。这些理论为理解肌肉骨骼系统的健康与疾病提供了重要的基础,并推动了相关领域的研究进展,包括组织工程、病理学以及康复医学等。本文旨在回顾本杰明的贡献,探讨附着点的结构特点及其在人体运动系统中的作用,以及这些结构如何影响运动损伤的发生和发展。

附着点是肌腱、韧带及其他致密结缔组织与骨骼相连接的区域,是软组织与硬组织之间的过渡区。由于肌腱和韧带具有一定的柔韧性,而骨骼则坚硬且刚性较强,附着点成为了力学负荷集中、潜在易损的部位。然而,本杰明的研究表明,这些区域并非仅仅是简单的连接点,而是具有复杂的适应机制,以减少应力集中,保护组织免受损伤。这些适应性不仅体现在宏观层面,也存在于微观结构之中。

在宏观层面,肌腱和韧带通常会在其附着处扩张,形成更大的接触面积。这种结构变化有助于分散力的作用,从而降低单位面积上的应力。例如,指深屈肌肌腱(flexor digitorum profundus tendon)在骨骼上的附着区域呈梯形,这种结构为肌腱提供了更好的锚定效果。此外,本杰明等人通过对29个不同附着点的研究,提出了一个关于附着点结构的假设,即肌腱和韧带的纤维可能通过一种称为“端外脂肪”(endotenon fat)的结构进行“填充”和润滑,以减少摩擦并促进附着的稳定性。近年来,随着扫描电镜技术的发展,研究者进一步发现,肌腱纤维在附着点处可能会分解为更细的纤维,这种现象也可能有助于应力的分散。

在微观层面,附着点可以分为两种主要类型:纤维性附着点(fibrous enthesis)和纤维软骨性附着点(fibrocartilaginous enthesis)。纤维性附着点通常出现在肌腱或韧带与长骨的骨干连接处,其特点是肌腱或韧带的纤维直接插入骨组织中,形成所谓的“Sharpey纤维”(perforating fibres of Sharpey)。这种结构有助于肌腱在骨骼上的固定,同时允许在骨骼生长过程中保持相对位置不变。相比之下,纤维软骨性附着点则包含一个位于肌腱和骨骼之间的纤维软骨垫,这个软骨垫起到了缓冲和过渡的作用,使肌腱和骨骼之间的刚度逐渐变化,从而减少因刚度差异导致的损伤风险。纤维软骨垫的结构分为未钙化区和钙化区,这两部分共同构成了一个逐渐过渡的区域,使肌腱纤维能够以更柔和的方式弯曲,避免在连接处出现剧烈的应力集中。

此外,纤维软骨垫不仅在结构上具有重要的缓冲作用,还在功能上具有多重意义。它能够抵抗压缩力,这与关节软骨的功能相似,但其成分略有不同。例如,纤维软骨垫中富含Ⅱ型胶原蛋白和大聚集蛋白聚糖(aggrecan),这些成分有助于维持软骨的弹性和稳定性。同时,纤维软骨垫的出现还意味着肌腱在骨骼上的附着并不是一个单一的连接点,而是由一系列复杂的组织结构共同构成的系统。这种系统不仅包括附着点本身,还包括周围的一些组织,如滑膜、脂肪垫、韧带以及骨膜等。这些结构共同作用,形成一个“附着点器官”(enthesis organ),以更好地适应和承受机械负荷。

“附着点器官”这一概念是本杰明最具影响力的贡献之一。他提出,附着点并非孤立存在的结构,而是与周围的组织形成一个功能性的整体。这种整体性使得附着点器官能够更有效地分散和吸收来自肌腱和骨骼的应力,从而减少损伤的可能性。例如,在跟腱附着点器官中,包含了跟腱本身、钙骨性纤维软骨(sesamoid fibrocartilage)、骨膜性纤维软骨(periosteal fibrocartilage)、跟腱后方滑膜囊(retrocalcaneal bursa)以及Kager脂肪垫等结构。这些结构相互协作,使得附着点不仅在力学上稳定,还在免疫和感觉功能上具有重要作用。例如,Kager脂肪垫含有巨噬细胞和淋巴细胞,可能在正常情况下起到免疫防御的作用,帮助清除磨损产生的碎片并防止感染的发生。此外,脂肪垫中还存在感觉神经末梢,这表明它可能在运动过程中提供关于位置和运动状态的反馈信息,类似于一个巨大的机械感受器。

在某些病理情况下,附着点器官的结构和功能可能会受到影响。例如,当附着点受到过度使用或损伤时,可能会引发滑膜的炎症反应,这种反应在临床上表现为滑膜炎和附着点病(enthesopathy)的共存。这进一步说明了附着点器官作为一个功能整体的重要性,以及它在维持肌腱与骨骼之间力学平衡中的关键作用。此外,本杰明的研究还揭示了附着点与骨组织之间的关系。在附着点区域,通常不会出现厚实的致密骨组织,而是由松散的骨小梁(trabecular bone)组成。这种结构使得肌腱能够在一定程度上变形骨骼,从而减少在附着点处出现剧烈的刚度差异。同时,骨小梁的排列方向与肌腱的拉力方向密切相关,这表明肌腱的力学作用对骨骼的结构也有深远的影响。

本杰明还提出了“功能附着点”(functional entheses)的概念,即某些肌腱或韧带虽然并不直接附着于骨骼,但在功能上仍表现出与经典附着点相似的特性。例如,肌腱或韧带可能在骨骼附近形成一个小凹陷或沟槽,从而让骨骼在运动过程中起到类似滑轮的作用,增加肌腱的机械优势。这种现象在踝关节附近的前距腓韧带(anterior talofibular ligament)中尤为明显,其附着点位于关节腔内部,类似于一个内部的附着点器官。功能附着点的存在进一步扩展了我们对附着点功能的理解,表明附着点不仅仅是肌腱和骨骼之间的连接点,还可能在更广泛的组织结构中发挥作用。

本杰明的研究还揭示了脂肪组织在附着点中的重要性。脂肪组织不仅在结构上起到缓冲和润滑的作用,还在免疫和感觉功能上发挥着关键作用。例如,Kager脂肪垫中的脂肪细胞可能通过释放特定的细胞因子或信号分子,参与局部的免疫调节过程。此外,脂肪垫中的神经末梢可能在运动过程中感知骨骼和肌腱之间的微小变化,为运动控制提供必要的信息。这些发现不仅加深了我们对附着点器官功能的认识,也为理解某些慢性疼痛和炎症性疾病提供了新的视角。

在临床应用方面,附着点的研究对于组织工程和修复技术的发展具有重要意义。当前,许多研究致力于开发能够模拟附着点功能的生物材料,以促进肌腱或韧带在手术后的重新附着。然而,这一领域的挑战在于如何准确复制附着点的复杂结构和功能特性。例如,传统的肌腱移植手术往往无法完全恢复附着点的力学性能,导致术后康复效果不佳。因此,研究附着点的结构和功能,有助于开发更有效的修复策略,使生物材料能够更好地与骨骼和肌腱结合,减少术后并发症的发生。

总的来说,本杰明的研究为理解附着点的结构、功能及其在疾病中的作用奠定了坚实的基础。他的工作不仅改变了我们对附着点的认识,还启发了后续研究者在多个领域展开探索。附着点器官、功能附着点以及滑膜-附着点概念等理论,为研究肌肉骨骼系统的生物力学、病理变化以及修复策略提供了重要的框架。这些概念的提出,不仅反映了本杰明对解剖学的深刻理解,也体现了他将基础科学研究与临床应用相结合的远见卓识。随着科学技术的进步,这些理论将在未来的医学研究和临床实践中发挥更大的作用,为改善患者的生活质量和运动功能提供新的思路和方法。
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