《Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials》：Controversies Surrounding Critical-Size Defects: Influence of Age and Biological Characteristics
临界尺寸缺损（CSDs）在颅面重建中是指无法自发愈合的骨性间隙，增加了神经功能损伤和颅面畸形的风险。尽管经过了数十年的研究，关于CSDs的定义仍存有争议，标准因物种、实验模型和患者群体而异。本综述整合了过去和当代的观点，同时探讨了年龄、硬脑膜生物学和干细胞动力学如何影响再生潜力。例如，儿科患者因其代谢活跃的硬脑膜和丰富的干细胞龛而表现出更强的愈合能力，而老年患者则因慢性年龄相关炎症（inflammaging）和干细胞衰老而面临成骨能力下降。同时，实验模型强调缺损尺寸、胚胎骨起源以及与颅缝的邻近性会影响愈合，因此突出了对标准化、年龄特异性CSDs定义的需求。生物材料（如生物陶瓷复合材料和硬脑膜整合水凝胶）的进展显示出在不同年龄组中促进成骨和血管化的前景。此外，利用硬脑膜信号的硬脑膜靶向再生策略代表了一种新颖且有前景的颅骨修复解决方案。然而，由于文献中缺乏标准化以及长期临床数据稀缺，从转化研究到临床实践的过渡仍然有限。在本综述中，通过一个整合了生物学、结构和临床变量的年龄分层框架，提出了CSD的重新分类。标准化模型将有助于分离颅骨愈合的决定因素并优化治疗策略。
1 引言
颅骨缺损重建中的一个基本挑战是临界尺寸缺损（CSD），即最小骨性缺损，尽管经手术稳定仍无法自发愈合，因此需要进一步干预。CSD的病因包括先天性畸形、创伤性损伤、既往手术切除、肿瘤消融或感染后遗症。这些缺损具有临床意义，因为它们增加了神经暴露、功能障碍和颅面轮廓畸形的风险，同时也作为评估再生策略的实验研究模型。然而，关于CSD在不同患者群体和模型中的定义仍存有争议，突显了标准化的必要性。
缺乏共识在临床前研究中更为明显。例如，一些定义将CSD视为生物体一生中无法通过成骨愈合的最小骨内伤口，而另一些则将定义扩展为随时间推移再生<10%的缺损。伤口愈合是一个复杂的过程，涉及新生血管形成、细胞外基质蛋白合成和瘢痕重塑。必须区分CSD和骨不连。骨不连是通常在预期时间框架内愈合的缺损，但由于感染、血管受损和/或机械不稳定而未能愈合。骨不连可能是暂时的，并有巩固的潜力。例如，感染性骨不连可通过积极的抗生素治疗、清创和手术翻修来恢复。这种澄清是必要的，因为这两个类别都用于评估颅面手术的愈合结果，且从这些结果中推断的信息可能无法直接相互比较。
尽管术后治疗如使用同种异体移植物、异质材料和生物活性因子（如富血小板纤维蛋白（PRF））已出现以辅助骨形成，但CSD的自发愈合仍然罕见。因此，无法自发愈合的缺损会带来严重的健康风险，包括神经功能损伤、抑郁和焦虑等心理症状以及美容畸形，所有这些都影响患者的生活质量。探讨这一主题至关重要，因为相互矛盾的意见可能影响患者管理和预后。
目前，可以识别出两个趋同的趋势：（i）全球人口快速老龄化，以及（ii）儿童颅缝早闭手术干预的增加。老年人口预计到2050年将增加三倍，由于炎症性衰老（inflammaging），易于发生骨退化并损害再生能力。炎症性衰老是一种慢性低度炎症状态，破坏骨形成与破坏之间的平衡。此外，颅缝早闭——一种儿科人群中颅骨过早骨融合的先天性疾病——的患病率增加。这些人口统计学变化突显了在骨组织工程和颅骨重建中需要可扩展、适应年龄的解决方案。鉴于年龄和生物学特性的影响，本综述旨在批判性评估CSD的定义方式，提出CSD的年龄分层框架，并确定未来转化研究工作的重点领域。
2 定义颅骨CSDs：起源与争议
2.1 历史使用与实验模型
颅骨缺损一直是临床医生关注的焦点，对颅骨骨愈合的系统科学调查始于19世纪末。Berezowsky先生常被视为最早提及颅骨CSD的研究人员之一。尽管他的工作在现代索引中未被广泛引用，但据报道他在动物模型中进行了颅骨缺损实验，并表明缺损大小和位置影响愈合结果，同时强调了如完整硬脑膜等再生线索的重要性。两个基本概念得以发展：（i）颅骨缺损愈合并非必然，以及（ii）生物环境对愈合至关重要。这些发现为1986年的CSD模型奠定了基础。该模型提供了一种标准化方法来评估骨替代材料的有效性，并很快成为探索骨组织工程、成骨和细胞治疗的关键工具。啮齿动物模型在CSD研究中变得普遍，因为其体型和易于理解的生物学特性允许对骨愈合过程进行对照研究。通常，成年大鼠颅骨中0.5 cm直径的缺损被定义为临界大小。
然而，近几十年来，年轻和年老动物之间成骨潜力的差异要求更严格的标准。2021年，Hudieb等人研究了年老大鼠与年轻成年大鼠中CSD的尺寸差异。研究发现，0.5 cm缺损对年轻成年大鼠（11-12周）是临界性的，而0.4 cm缺损对年老大鼠（22-24个月）是临界性的，因为两组之间存在显著的骨体积和密度差异。因此，制定明确的标准来定义什么构成临界尺寸缺损变得越来越重要。在这方面，治疗策略本身的性质也可以在确定缺损临界性中发挥关键作用。区分内在（未经治疗）临界性与治疗依赖性和边界条件依赖性临界性很重要。未经治疗的CSD是在基线条件下无法愈合的缺损，而增强的缺损是指使用生物材料或生物制剂（如支架、生长因子和细胞治疗）处理的缺损。受损的缺损是指不良的生物或手术条件改变了愈合潜力，使得较小的缺损表现为“临界性”。
这种区分在旨在增强内源性修复的再生方法中尤为重要。例如，在通过提供营养丰富的细胞外基质（ECM）或通过足够的预先存在的骨传导结构增强骨增殖反应的再生方法中，CSD大小可以改变。在这些情况下，高达0.8至0.85 cm的缺损被归类为临界性，这与传统上未经手术治疗的年轻成年啮齿动物模型中公认的0.5 cm形成鲜明对比。这种反应可以由设计用于模拟天然骨基质的工程材料提供，包括微球、合成骨移植材料、去蛋白牛骨基质、三维（3D）打印支架和脱细胞细胞外基质。
例如，由羟基磷灰石（HAp）制成的支架因其与骨的化学相似性、低免疫原性以及支持成骨细胞附着、增殖和分化的能力而在硬组织再生中受到高度重视。此外，HAp可制成3D打印支架，为骨生长提供机械支持，并与骨形态发生蛋白和生长因子结合时增强骨再生。尽管HAp已知表现出有限的生物降解性，但正在进行的研究工作集中于克服这些限制。例如，研究已将HAp与生物聚合物如海藻酸盐和明胶结合，以增强溶解性和降解性，同时促进更大的结构孔隙率。这些组分由于其增强的机械性能和强度也更适合组织工程。这些进展在评估CSDs时做出了重要区分，因为用支架材料处理的缺损的成骨潜力与未经处理的对应物可能有显著差异。基于此，需要更新的分类系统来区分支架辅助的缺损和缺乏相同条件的缺损。
2.2 衰老与成骨
动物模型已证明不同发育阶段骨再生能力的差异。Cei等人的一项研究显示，与9个月大的大鼠相比，6周龄大鼠颅骨中具有成骨潜力的细胞数量增加了9倍。这伴随着6周时细胞培养层的融合，突显了快速生长，而这些特征在年老大鼠组中缺失。在人类中也观察到了类似趋势。在36名儿童（年龄3至18个月）的骨样本中，接近3个月的婴儿具有更多的成骨活性和胶原形成。随着婴儿年龄增长，成骨细胞显示出更高水平的骨特异性功能。这表明一种互惠关系，即成骨细胞一旦成熟就失去快速复制的能力。与年龄相关的变化，包括血管生成受损和生长因子不足，限制了CSD的愈合。动物模型中观察到的与年龄相关的骨愈合能力差异对儿科颅骨病理学有直接影响，其中手术干预产生的缺损的愈合潜力取决于患者的发育阶段。
一种这样的病理是颅缝早闭，一种以颅缝过早融合为特征的先天性疾病。它是全球最常见的先天性异常之一，发病率为每10,000名活产儿中5.9例。颅缝早闭可以是综合征型或非综合征型、原发性或继发性，并涉及单条或多条缝。综合征型表现出孟德尔遗传模式，并与已知的基因突变（如Apert综合征中的成纤维细胞生长因子受体突变）相关，而非综合征型以前被认为是散发的，现在有新兴的遗传和环境关联。原发性颅缝早闭由缝合骨化过程中的缺陷引起，而继发性颅缝早闭归因于导致过早缝合融合的潜在异常。为修复缺损，通常推荐颅穹窿重建，这有助于缓解颅内压。然而，该手术本身会产生可能符合CSD的骨性间隙。
表观遗传学和病理性衰老等因素影响骨增殖细胞的数量和功能。这可以解释成人和儿童之间观察到的自发再生差异，这种现象在成人中极为罕见。2019年的一份病例报告显示，一名7岁女性在机动车事故后接受了12 cm减压颅骨切除术。10个月后的随访影像显示自发性骨再生，减少了未来手术干预的需要。作者强调了在儿科人群中观察到的这种自发愈合过程，特别是在10岁以下的儿童中。另一方面，在一名患有10 cm颅骨缺损的29岁女性中识别出一个罕见的自发性骨化案例，该缺损在2年内完全骨化。这一结果主要归因于精细的手术技术和硬脑膜保留的生物活性，这创造了一个有利的成骨环境。尽管儿科愈合已显示出有希望的结果，但Gonzalez-Bonet等人的结果强调了成人颅骨可能保留一定的再生能力。
类似地，Zhai等人在动物模型中进行了一项实验，详细描述了硬脑膜骨膜在颅骨修复中的成骨潜力。该研究比较了7天龄（婴儿）和8周龄（成年）Sprague-Dawley大鼠的硬脑膜，以评估成骨潜力中与年龄相关的差异。婴儿和成年硬脑膜作为实验组，使用内对照组如β-肌动蛋白进行基因表达标准化。成年小鼠颅骨损伤后沿硬脑膜表面的骨形成是外上表面缺损边缘的3倍以上。此外，硬脑膜表现出成骨细胞簇增加10倍和血管网络增加5倍。这些发现证明硬脑膜在促进颅骨再生中起关键作用，作者建议间歇性甲状旁腺激素治疗可以增强硬脑膜界面的血管生成和成骨。
2.3 硬脑膜生物学
硬脑膜是一种生物活性组织，分泌信号分子并支持骨再生的细胞相互作用。硬脑膜细胞表现出增加的代谢活性，特别是在年轻个体中，这可以通过总核糖核酸（RNA）合成来测量。这种生物活性允许释放细胞因子和生长因子，促进损伤部位的成骨细胞募集和分化。未成熟和成熟硬脑膜在诱导骨形成的能力上存在明显差异。未成熟硬脑膜通常见于婴儿，与其成熟对应物相比，表现出更强的骨诱导潜力以及更高的细胞增殖率和成骨信号。颅骨中的成熟细胞随着分化程度的提高，其优先性从生长转向维持。例如，当成人经历颅骨损伤时，对骨生长的需求增加而非维持，这显示出次优的愈合状态。因此，周围的细胞环境影响自我修复的能力。值得注意的是，硬脑膜有助于容纳和释放激活和分化颅骨中成骨细胞的细胞。这在颅穹窿重建中尤其有益，因为手术或创伤后有高再生需求。必须指出，尽管硬脑膜在成年期保持活性，但在某些儿科病例中观察到的自发再骨化可能反映了超出硬脑膜介导信号的因素，如生长因子产生或细胞外基质组成的年龄依赖性变化。
2.4 关键生物学和结构变量
间充质干细胞（MSCs）产生骨骼干细胞（SSCs），后者进一步分化为骨膜干细胞（PSCs）或骨髓干细胞（BMSCs）。一般而言，BMSCs表现出向破骨细胞生成谱的基因表达转变，其特征是核因子κB受体活化因子配体（RANKL，一种促破骨细胞生成配体）增加，以及骨保护素（一种破骨细胞分化抑制剂）随年龄增长而减少。2023年，Zhang等人发表了一篇综述，概述了MSCs的遗传变化。这包括成骨转录因子和代谢激活剂的表达降低，如叉头框蛋白1、盘状结构域受体2、成骨细胞特异性转录因子Runt相关转录因子2（Runx
2）和成骨标记物胶原蛋白。与年龄相关的成骨转录因子下降支持骨形成减少与成骨细胞增殖下降之间的直接关系。
与BMSCs相比，PSCs存在于骨膜中，骨膜是覆盖骨的纤维膜，具有膜内骨化的能力。PSCs来源于软骨内骨化过程中的未分化间充质细胞，并在成年期保留区域印记的基因表达。在胚胎发育过程中，颅骨主要通过PSCs的增殖和分化形成，这些细胞在损伤反应中的克隆扩增和成骨分化中至关重要。近期研究表明，PSCs可以快速增殖并迁移到损伤部位，成为成骨细胞和/或软骨细胞，并促进骨基质沉积。凭借骨膜和硬脑膜之间的双重相互作用，PSCs在愈合CSDs中至关重要。除了干细胞群体外，驻留成骨细胞在骨再生中发挥重要作用。这些细胞负责产生骨基质和调节矿化。尽管传统上被认为是短寿命细胞，但驻留成骨细胞可以在骨衬里中静止存活，并在损伤条件下重新激活。然而，这些功能受到衰老的影响。衰老的驻留成骨细胞易凋亡、代谢活性降低，并对成骨信号的响应性减弱。尽管如此，成骨细胞作为硬脑膜、骨膜细胞和脉管系统之间的通信桥梁，协调修复并在骨愈合中发挥关键作用。
血管完整性是骨再生的另一个重要决定因素。血管提供氧气和营养物质，促进成骨信号，并支持干细胞运输。然而，血管随着年龄增长而退化，损害颅骨缺损的愈合。Horenberg等人进行的一项3D成像研究旨在可视化颅骨，重点关注其在成骨中的作用。衰老与H型毛细血管（一种特殊的血管亚型，其特征是分化簇31（CD31）和内粘蛋白高表达，即CD31
hiEMcn
hi）减少以及CD31
hiEmcn
-血管（对骨生长的支持较少）增加相关。Takeshita等人探讨了机械加载对矢状缝拉伸应力Sprague-Dawley模型中血管化基因表达的影响，发现血管因素，如血管内皮生长因子（VEGF）和内皮细胞标志物，在颅缝中快速诱导，促进血管生成。这种反应在衰老骨中减弱。尽管CSD骨修复面临许多挑战，但新进展正在出现。例如，结合硅酸镁和聚乳酸的生物工程支架已被证明能同时增强血管化和成骨，使其成为克服年龄相关血管衰退的有前景的干预措施。
2.5 遗传学
衰老导致MSC功能下降，同时促进成骨细胞衰老和凋亡——这些因素抑制骨形成。经过多次复制轮后有害表观遗传修饰的积累被认为是引发这些变化的主要原因。然而，文献中有一个被忽略的细节，即由损伤诱导的表观遗传修饰与遵循基因调控自然过程的修饰之间的差异。此外，表观遗传变化和遗传损伤之间的区别是相互交织的。遗传损伤可以损害细胞复制并激活DNA修复机制，导致新的表观遗传修饰。这反过来对细胞的再生能力产生负面影响，使其易受未来基因突变的影响。尽管DNA甲基化可产生氧化效应，但需要进一步研究衰老对成骨潜力的影响，以区分这些相互关联的特征。
2.6 缺损位置的重要性
颅缝作为颅骨骨骼干细胞（cSSCs）的储存库，研究表明，在小鼠模型中，靠近颅缝的受控机械扩张可以重新激活缝合龛，增加cSSCs并使原本无法愈合的缺损完全愈合。cSSCs的再生能力随年龄增长而减弱，特别是在缝合功能闭合后。尽管如此，靠近开颅病变部位的机械扩张缝在增强CSD的成骨修复中显示出有希望的结果。例如，Aldawood等人发现，在骨骼成熟小鼠模型中，将CSD机械扩张至矢状缝外侧0.3 cm和人字缝内侧0.1 cm，可使Prx1/Prrx1+和其他成骨谱系细胞的数量增加四倍。这种机械诱导的缺损显示出约100%的骨化，cSSCs的增殖直接影响CSD闭合。Doro等人近期的工作强化了缝合邻近性和胚胎起源在骨再生中的关键作用。通过谱系追踪，Gli1+和Axin2+ SSC被证明存在于所有颅缝中，并积极促进愈合。他们的发现表明，靠近神经嵴衍生缝（如额间缝和冠状缝）的缺损比靠近中胚层衍生缝（如人字缝）的缺损愈合更有效率，表明颅骨骨愈合并非均匀分布在颅骨表面的事件。事实上，缝合间充质中表达Axin2+的细胞在颅面骨发育和损伤诱导的修复中充当干细胞。然而，考虑衰老对这一过程的影响很重要。2023年的一篇综述概述了SSCs早在8-10个月时再生潜力丧失，包括那些在缝合和骨膜中的。这是由于SSCs的表观遗传重编程和局部龛的改变。因此，缝合邻近性和胚胎谱系应在颅骨再生策略中考虑，特别是在颅缝早闭修复、创伤或肿瘤切除的背景下。
2.6.1 额骨与顶骨差异
如前所述，颅骨的胚胎谱系影响再生潜力和损伤反应。额骨与中胚层衍生的顶骨相比，表现出更高数量的SSCs。Li等人探讨了小鼠中神经嵴衍生的额骨成骨细胞（FOb）与中胚层衍生的顶骨成骨细胞（POb）之间的生物学差异。与POb相比，FOb表现出更高的增殖率和成骨潜力。这可能归因于成纤维细胞生长因子2（FGF-2）信号的增强活性。此外，FOb表现出更高的碱性磷酸酶（ALP）活性和矿化作用，伴随着升高的FGF-2水平以及丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）和蛋白激酶C（PKC）通路的激活——所有这些都是骨愈合所必需的。硬脑膜已被证明通过旁分泌信号增加成骨细胞中ALP的表达。有趣的是，Greenwald等人表明，儿科模型中常见的未成熟硬脑膜与成人硬脑膜相比，表现出9倍的ALP mRNA水平升高和3倍的蛋白水平升高。这些发现提供了强有力的支持证据，表明硬脑膜年龄影响骨传导潜力，这可能解释了为什么儿科中较大的颅骨缺损更容易骨化。
2.6.2 硬脑膜与生物材料工程
将硬脑膜与周围组织和骨膜分离，无论是由于手术切除还是屏障（如聚四氟乙烯（PTFE）膜）所致，都与骨化减少和纤维组织形成增加有关。为了利用这一原理，Wang等人研究了一系列由聚己内酯（PCL）和聚（癸二酸甘油酯）（PGS）制成的弹性支架，并涂覆了聚多巴胺（PDA）——一种在贻贝中发现的生物相容性粘合剂。在小鼠模型中创建了0.8 cm CSD，对照组在12周时仅有8.6%的新骨形成，而PGS/PCL/PDA组在4周时达到了20.19%的骨形成，随后完全闭合。新骨形成起源于CSD的硬脑膜面，支持了硬脑膜衍生细胞至关重要的观点。此外，PDA在细胞外基质和硬脑膜之间建立了必要的粘附，以促进成骨信号，同时巨噬细胞-硬脑膜相互作用被发现有助于形成促再生免疫微环境。这种相互作用在老年个体中变得尤为重要，因为免疫系统倾向于炎症性衰老。在这些情况下，硬脑膜可能失去支持再生性巨噬细胞表型的能力，从而导致延迟愈合。设计增强这种串扰的工程生物材料可能代表了增强年轻和老年群体颅骨再生的有前景的策略。
这些结论得到了Hopper等人研究的支持，该研究探讨了在兔模型中隔离颅骨移植片与骨膜和硬脑膜的影响。硬脑膜隔离与移植片横截面积和硬脑膜皮质厚度的显著减少相关，而骨膜隔离未观察到这种关联。相反，骨膜隔离导致血管密度降低。鉴于此，硬脑膜和骨膜在维持适合颅骨移植片整合的适当环境中具有协同作用。Wang等人评估了硬脑膜接触对3D打印多孔钛支架在兔颅骨缺损中性能的影响。受试者被分为三组：硬脑膜完整的颅骨缺损（I组）、部分移除硬脑膜的颅骨缺损（II组）和硬脑膜隔离的颅骨缺损（III组）。硬脑膜完整的兔子表现出更高的骨体积分数、骨小梁厚度和矿物质沉积，与II组或III组相比。I组显示出稳健的骨形成和骨整合，而其他组在骨-支架界面处的结合强度降低并存在间隙。因此，成功的再生取决于生物材料设计和解剖组织关系的保存。
2.6.3 硬脑膜的旁分泌和细胞信号功能
硬脑膜作为一个生化信号中枢，指导成骨细胞和干细胞的行为，影响颅骨移植片的成功率。一系列近期研究评估了硬脑膜信号在通过旁分泌通讯、转录调控和生长因子产生促进成骨中的作用。Gosain等人研究了硬脑膜与覆盖骨在修复颅骨缺损中的通讯能力。在大鼠模型中，在0.5 cm CSD与硬脑膜或颅骨膜之间探索了硅橡胶屏障。隔离硬脑膜的屏障减少了成骨，通过荧光素标记减少和新骨形成减少来衡量。而颅骨膜屏障未观察到这种效应，进一步强调了需要功能完整的硬脑膜能够进行旁分泌和细胞信号传导。这一分子基础在2024年由An等人进行的研究中得到进一步阐明。在该研究中，提取了大鼠颅骨成骨细胞，并与出生后3天的硬脑膜细胞共培养。该组表达了更高水平的增殖细胞核抗原、ALP和Runx
2，高于对照组（无硬脑膜细胞培养）。此外，Twist1（一种已知的成骨细胞成熟抑制剂）与成骨细胞分化的存在呈负相关。
Levi等人研究了硬脑膜在脂肪来源干细胞（hASC）中的作用及其在免疫缺陷大鼠颅骨缺损中对不同硬脑膜环境的反应。受试者分为硬脑膜完整、硬脑膜消融或硬脑膜被组织膜分离的组。暴露于幼年硬脑膜细胞的hASC与暴露于成年硬脑膜的相比，表现出更高水平的骨形态发生蛋白-2（BMP-2）和ALP表达以及增强的骨矿化。当hASC置于BMP-2中和环境中时，结果显示，在成年大鼠模型（CSD为0.4 cm）中，6周后颅骨愈合下降至<25%。然而，在硬脑膜切除部位重新引入BMP-2将愈合恢复到约80%，强调了硬脑膜旁分泌信号及其在闭合CSDs中的促进作用。
2.7 小鼠模型的实验变异与骨愈合的已知影响因素
体内小鼠模型，特别是大鼠颅骨模型，是探索CSD的金标准，通过提供对骨愈合动态的洞察并因其寿命而显示出高数据周转率。此外，它们能有效评估骨移植和基质的生物安全性、免疫原性、骨传导性和生物力学性能，因为该物种保留了骨愈合的基本阶段。组成起关键作用，因为颅骨和缝合线在体外来源于颅神经嵴细胞（CNC）和轴旁中胚层间充质干细胞。CNC表现出优越的成骨能力，与中胚层衍生细胞相比，支持影响每个区域成骨潜力的胚胎二分法。通过Wnt信号通路，矢状缝可以作为SSC的储存库并积极帮助骨愈合。神经嵴衍生的缝，如额间缝和冠状缝，含有高数量的SSC并表现出更稳健的骨愈合。通过使用转基因小鼠模型和谱系追踪，神经嵴衍生的缝改善了颅骨修复。位于缝合放置附近的缺损愈合更有效率，表明缝合邻近性是关键决定因素。
缝合参与的前成骨效应得到了2018年一项使用小鼠模型的研究支持。通过使用掺入骨形态发生蛋白（BMP）的脱细胞胶原海绵，从0.5 cm中线CSD周围缝合中招募干细胞，在4周时实验组显示出增强的细胞浸润，但干细胞（Gli1+、CD44+）分布没有区域差异。这表明愈合与血管化和成骨信号的相关性大于仅局部干细胞存在。为了进一步深入了解这些发现，Zhai等人利用转基因小鼠模型和高分辨率多光子激光扫描显微镜比较了颅骨缺损部位的成骨和血管重塑。沿着硬脑膜表面观察到新骨形成，是损伤后上骨膜的3倍。使用间歇性重组人甲状旁腺激素治疗增强了这种反应，并强调了骨-血管生成耦合中的区域专业化。硬脑膜血管网络更有组织，血管密度更高，并显示出成骨细胞簇增加10倍。
CSD的大小可变性对解释结果构成挑战。虽然大鼠颅骨CSD约为0.5 cm，但外部因素如品系可以改变这一测量值。例如，Wistar大鼠在3个月后表现出0.2 cm的CSD，而Walter Reed和Long Evans大鼠在13个月后表现出0.8 cm的CSD。在实验支架和骨基质的模型中，缺损的上限经常增加以评估治疗效果。品系变异性和每个实验模型CSD大小的影响尚不清楚，建立一致的模型是必要的。小鼠模型中手术技术的差异也会影响CSD。一些CSD模型使用环钻，这很容易损伤下面的硬脑膜。其他人使用改良升降手术，包括先用环钻钻孔，然后使用骨膜升降器穿透顶骨。使用后者时，CSD显示出非均匀表面。在愈合过程中需要保护周围软组织导致了对更敏感仪器的开发，如压电设备。这些设备可以将电能转换为超声振动，选择性地与硬组织（如骨骼）共振，同时避免周围的软结构。这些发展旨在保护硬脑膜并减少研究之间的变异性。
完整的骨膜作为MSCs的储存库，并参与适当愈合颅骨缺损。2024年，Senos等人得出结论，具有完整骨膜和重组人Jagged1蛋白（已知激活Notch信号并促进成骨细胞分化）的顶骨CSD在20天后显示出显著的骨生长（35%），而相比之下，非完整骨膜组与Jagged1为25%，磷酸盐缓冲盐水（PBS）无骨膜组为15%。一些人报道，在缺乏骨膜的情况下骨再生减少73%，突出了其在成骨和最佳愈合中的作用。Zhang等人进一步强调，骨膜移除可导致血管生成减少10倍以及由于破骨细胞存在和活性降低导致的骨重塑不良。然而，天然骨膜在可用性上有限，并从手术模型中排除。尽管如此，工程支架的使用正在增加，因为它们旨在复制天然骨膜的结构和功能。该领域需要进一步研究以推进颅骨缺损愈合策略，并且如前所述，可以直接应用于骨愈合部位或作为支架组成部分的药物已被证明能促进骨增殖和成骨。
3 硬脑膜：颅骨再生的核心调节因子
3.1 成骨能力的发育性衰退
2岁以下婴儿和儿童的硬脑膜相对于成人显示出显著差异，特别是BMP-2/7、转化生长因子β1（TGF-β1）和FGF-2的表达增加。BMP及其通路在物种间高度保守，通过与BMP受体（BMPRs）1和2结合发挥作用，激活SMAD通路。这种激活刺激与骨发育相关的基因表达。在小鼠模型中，额骨CNC衍生的成骨细胞显示出比顶骨衍生成骨细胞更高的BMPR表达，尽管分化程度明显低于顶骨成骨细胞，但骨结节形成更快。BMP已被证明在体外模型中抑制凋亡。BMP-2/7作为重要的成骨细胞因子，对于促进强烈的骨再生反应至关重要。研究人员正在积极探索它们在生物玻璃、聚合物和陶瓷支架系统中的应用。值得注意的是，在CNC细胞和骨膜硬脑膜中删除或灭活BMP-2信号会导致显著的颅骨异常并影响脑血管。Tang等人探索了使用具有宏孔、微孔和纳米孔的多孔支架，允许充分的细胞粘附，以及“介孔”来储存BMP-2。介孔模拟了BMP-2蛋白的形状，允许将最佳蛋白质加载到支架中，同时以有效的剂量释放BMP-2用于骨传导。在具有0.4 cm CSDs的转基因小鼠模型中，BMP-7生物陶瓷支架也报告了类似的发现。由此，相对于对照，观察到新骨形成与表面积之比增加了1.5倍。TGF-β1在颅骨发育和缝合形成期间在硬脑膜中也高度表达，因为它刺激成骨细胞增殖和分化，同时在愈合颅骨缺损、重建原生骨和响应机械力中发挥作用。在发育中的大鼠大脑中，在前20个胚胎日期间观测到TGF-β1和FGF-2 mRNA水平升高。在此期间，硬脑膜下面颅骨中的表达很高，在第18天间充质中表达最小。
关于缝合位置和表达，已有相互矛盾的研究报告。位于后额缝下方和缝合组织内的硬脑膜已被证明表现出最小的TGF-β1和FGF-2 mRNA表达。相反，在后额缝融合启动期间，后额缝间充质和硬脑膜中的FGF-2 mRNA显著高于矢状缝间充质和硬脑膜。Shakir等人的一项研究表明，在兔完全冠状缝合切除术后，TGF-β1治疗导致骨愈合密切类似于下面缝合的原始形态，表明TGF-β1的恢复性功能，而单独或与TGF-β1组合的BMP-2未观察到这种功能。所有治疗组（BMP-2、TGF-β1和TGF-β1 + BMP-2）与对照组相比，在1.5 cm颅骨缺损中显示了显著的缺损愈合、增加的骨体积和有效的修复。TGF-β1还响应机械力；例如，Fong等人发现，在施加10%最大拉伸应变于未成熟硬脑膜细胞后，TGF-β1和FGF-2 mRNA表达增加。然而，需要进一步研究来审查TGF-β1在缝合发育中的时间和表达。
类似地，FGF-2（由fgf2基因编码）是硬脑膜产生的一种有效的成骨和血管生成生长因子。FGF-2以不同的同工型产生，控制其功能和位置。在人类中，有三种高分子量同工型（22、23和24 kDa）决定基因表达。还有一种低分子量同工型（18 kDa）表达并促进骨形成。据报道，FGF-2可促进颅骨缺损的愈合，如在具有FGF-2敲除和BMP-2的转基因大鼠中所见。Xiao等人设计了这条线来过表达FGF-2的低分子量同工型。在不同时间点，转基因系中观察到显著更高的骨形成，相比于空载体小鼠。结果表明，29周后原始缺损面积减少了47%，但未实现完全闭合。这种部分闭合归因于WNT/β-连环蛋白通路的活性，这与先前通过SMAD通路报告BMP-2增加的研究形成对比。TGF-β1、BMP-2和FGF-2由未成熟硬脑膜大量产生，以促进适当生长并有助于再生能力。
3.2 年龄依赖性硬脑膜衍生成骨信号：I型胶原α1、骨钙素和外泌体微小RNA
I型胶原α1（Collagen Ia1）、骨钙素（OCN）和外泌体衍生的成骨因子是成骨过程的组成部分。它们由非缝合硬脑膜产生，并在骨和结缔组织的ECM中含量丰富。Collagen Ia1的特征是三螺旋结构，通过交联实现结构完整性和矿物质沉积。该蛋白还与细胞受体（如成骨细胞上的整合素）相互作用，以增强细胞分化，同时激活粘着斑激酶和细胞外信号调节激酶等通路，增加ALP和骨桥蛋白（OPN）的表达。上述成骨因子经历许多随衰老的基因表达变化，需要进一步研究它们对骨再生的影响。
尽管Collagen Ia1在骨发育和骨折修复中上调，但其表达随年龄增长而下降。据报道，在比较6天和60天大鼠的模型中，未成熟硬脑膜的Collagen Ia1表达量是成熟硬脑膜的21倍。Spector等人试图研究Sprague-Dawley大鼠中硬脑膜和成骨细胞之间的旁分泌信号。采用了Transwell共培养系统，允许两种细胞群在同一孔中一起生长，但阻止了直接的细胞间接触。结果表明，与硬脑膜细胞共培养的成骨细胞在2天后增殖显著加快，相对于单独培养的成骨细胞。此外，共培养的成骨细胞除了ALP表达增加2.5倍和OPN表达增加3倍外，还表现出Collagen Ia1和OCN表达增加4倍。30天后，实验组产生的骨结节数量显著更多（每孔324 ± 29个结节对比252 ± 29个结节），结节总面积也更大。鉴于基于缝合位置的ECM组成差异，可以合理地得出结论，ECM谱有助于成骨潜力。未来绘制Collagen Ia1在缝合类型中表达的研究可能进一步深入了解其在干细胞和骨愈合活性中的作用。这有助于推进针对特定颅骨区域优化的生物材料或支架疗法的创建。
OCN是一种维生素K依赖性非松质骨蛋白，在成骨细胞分化的后期产生。它通常在快速骨形成之前出现，是骨矿化的关键参与者，作为钙和HAp的结合剂。小鼠模型中OCN的产生可能遵循双相模式，类似于最近在人类中观察到的模式。发现OCN表达在幼年期间下降。此外，在6天对比60天龄小鼠中，来自非缝合相关顶骨的硬脑膜的OCN表达在统计上相似。尽管小鼠比大鼠更早达到发育里程碑，但小鼠模型中OCN表达的保守早期激增表明它可能在调节成骨祖细胞中发挥作用，同时影响长期下游效应。
外泌体衍生的前成骨微小RNA（miRNAs）来源于许多组织，并为颅骨缺损的研究提供了新的治疗方向。miRNAs是一类非编码RNA分子，通过结合多细胞生物中mRNA的非翻译区在调节基因表达中发挥关键作用。例如，miRNA-135增强骨标志物并促进脂肪来源间充质干细胞中的ECM沉积。其他值得注意的miRNAs，包括miR-34、miR-138、miR-141、miR-200a、miR-31、miR-434-5p和miR-346，与间充质细胞、神经嵴细胞和成骨细胞中分化和成骨的上调和下调相关。骨祖细胞的外泌体可能与下面的硬脑膜相互作用，反之亦然，改变彼此的基因表达，并对分化的时间产生未来后果。人间充质干细胞（hMSCs）在预分化阶段10-15天后，产生前成骨外泌体，这些外泌体可以装载到钛支架上。这些支架在体内12周内表现得与带有外泌体的hMSCs在钛支架上一样有效，并且显著优于空白支架组。这被认为归因于外泌体的miRNA谱，其特征是上调成骨miRNAs（如hsa-miR-146a-5p、hsa-miR-503-5p、hsa-miR-483-3p和hsa-miR-129-5p）和下调抗成骨miRNAs（如hsa-miR-32-5p、hsa-miR-133a-3p和hsa-miR-204-5p），这些miRNAs激活hMSCs中的PI3K/AKT和MAPK通路。因此，外泌体在颅骨骨研究中需要进一步调查的作用不可过分强调。
细胞分化的时间至关重要，正如儿童2岁时颅骨骨增殖潜力的缺乏所显著证明的那样。miRNAs的有趣之处在于它们能够将细胞分化为一个众所周知且保守的时期，在此期间表达特定的分化标记物，并且在这一点上产生诱导分化的前成骨外泌体。这些遗传微环境在年老和年幼动物之间不同，影响CSD的愈合结果。然而，这也提供了一个治疗机会，以复制一个模拟并促进成骨的环境，就像在年幼动物中看到的那样。很少研究阐明了硬脑膜在其与骨祖细胞相互作用中表达和接收的miRNAs的作用，从而为骨再生治疗和CSDs的治疗提供了机会。
4 不同年龄组的临床意义
4.1 儿科颅骨缺损
儿科硬脑膜表现出显著的颅骨再生潜力，其保存（使用可吸收板和自体硬脑膜移植）对于颅骨手术后适当愈合和防止脑脊液（CSF）泄漏是必要的。这些解决方案促进愈合并避免干扰颅骨生长。自体移植在移植手术中作为金标准，因为它们易于整合、无免疫原性和最佳愈合结果。然而，存在缺点，如可用组织稀缺、合并症的存在以及可用自体移植的质量。理想的自体移植防止CSF泄漏并能够粘附到皮质，同时作为外部环境的屏障。通过这种方式，硬脑膜的原位缝合闭合得到优化。用于硬脑膜的常用自体移植包括项韧带筋膜、颅骨膜、阔筋膜、颞筋膜和腹直肌筋膜。很少有研究探讨自体硬脑膜移植对骨愈合的影响。例如，一项涉及56名儿科患者（29名男孩和27名女孩；平均年龄7.6岁）的研究，他们接受了后颅窝手术，使用了自体硬脑膜移植（项部或颈部筋膜）以及用于幕上病变的骨膜或颞筋膜。该研究显示，75%的患者未出现并发症。此外，使用项韧带筋膜显著减少了术后假性脑膜膨出的发生率，没有CSF泄漏的病例；然而，报告了一例无菌性脑膜炎。
相比之下，在25名患有Budd-Chiari畸形的儿科患者（平均年龄8.6岁）中使用项韧带的硬脑膜成形术未显示自体与胶原蛋白衍生移植之间并发症的显著差异。这种差异可能是由于后颅窝手术中更广泛的硬脑膜操作，展示了自体材料的固有优势。虽然主要在成人中研究，但游离颞筋膜移植已被证明是一种耐用的自体选择，具有低的术后CSF泄漏率。值得注意的是，在80名接受前颅底和中央颅底肿瘤治疗的患者的94次重建中，使用游离颞筋膜移植观察到3.19%的CSF泄漏率。颞筋膜的耐久性可能源于其增加的纤维密度和强大的强度。
可吸收板也与硬脑膜修复一起在颅骨重建中被探索。这些生物相容性、可降解的聚合物支架，由聚乳酸（PLA）或聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）组成，提供了结构刚性、抗感染性和免去硬件移除的优点。这些特性使其更适合儿科人群，因为板不会干扰颅骨生长（如钛板所观察到的那样）。Sanger等人分析了52名接受可吸收板治疗的颅缝早闭儿科患者（平均8个月）的结果。在17个月的随访中，8名患者出现并发症，其中7名通过保守治疗解决。一名患者因皮肤感染需要移除板。2017年的一项回顾性综述评估了203名患者（平均年龄15.8岁）使用Lactosorb板的结果，仅5.4%的非计划手术率。类似地，2021年一项325名患者（中位年龄3岁）的研究报告了7.9%的并发症率。尽管所有病例均报告了显著的闭合，但2017年回顾性综述中15.8%的患者因残留颅骨缺损需要进一步手术干预。总体而言，可吸收板代表了一种强大的治疗选择，支持骨性愈合，同时最小化术后并发症。
4.2 成人和老年颅骨缺损
当颅骨缺损伴有硬脑膜损伤时，首要任务是实现紧密的硬脑膜闭合。一种选择是硬脑膜划痕和拉伸以实现病灶的原位闭合。Shimizu等人通过精心绘制平行于硬脑膜缺损的线，同时避免穿孔深层，在53名接受幕上开颅术的成人中实现了87%的硬脑膜原位闭合率。该技术缓解了组织中的张力，并允许用缝线闭合。然而，由于硬脑膜也提供支持下面颅骨愈合的前成骨信号，这种操作可能损害本应保留的益处。为了在最小化并发症（如CSF泄漏）的同时促进组织整合，可以在颅骨切除术中采用“硬脑膜三明治”技术。在这种方法中，移植片放置在硬脑膜病变的上方和下方，为硬脑膜细胞迁移提供介质。使用这种方法被证明可以降低估计失血量，缩短手术时间，并最小化硬脑膜瘢痕形成。
除了硬脑膜修复外，成人的内在骨再生能力减弱，通常需要合成或生物植入物来促进骨诱导、骨传导和成骨。钛因其生物相容性、耐腐蚀性和机械强度而被用于颅骨植入物。历史上，钛缺乏骨诱导特性，但最近的进展改善了这一问题。另一方面，骨传导性是指材料促进骨沿其表面生长的能力，并受到微米和亚微米结构的严重影响。诸如机械加工、喷砂、酸蚀、阳极氧化、等离子喷涂、激光处理和磷灰石涂层等技术已被用于改善钛表面的骨传导性并掺入成骨剂。一些值得注意的进展包括掺入生物活性分子如精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸，其结合整合素受体并增强成骨细胞附着、增殖和分化。类似地，HAp涂层和纳米级表面修饰改善了骨诱导。Saruta等人分析了三组Sprague-Dawley大鼠中骨形成和成骨细胞分化，每组具有不同程度的股骨植入物粗糙度。具有亚微米粗糙表面（24 ± 1.2 nm）的植入物表现出最高的钙沉积和成骨基因表达，而微米粗糙表面（123 ± 6.15 nm）表现出最强的机械性能。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是另一种用于颅骨修复的材料。它是可生物降解的、可塑形的、具有低免疫原性，但缺乏内在的骨传导性。最近的进展允许对PMMA进行改性以改善其成骨和骨传导特性。值得注意的是，Li等人将氧化镁（MgO）掺入PMMA支架中。镁被证明能增强成骨细胞活性、附着、增殖和迁移，同时促进促成骨碱性环境。纳米MgO/PMMA支架在体外和大鼠颅骨缺损（体内）模型中增强了钙结节形成并增加了成骨标志物（如ALP、OCN、Runx
2和OPN）的表达。显微计算机断层扫描和组织形态学分析显示，纳米MgO/PMMA组的骨矿物质密度和形成比单独PMMA组高50%。
另一方面，脱细胞真皮基质（ADMs）来源于人类或动物组织，去除细胞成分。这种基质提供了一种具有降低抗原性的生物相容性支架。传统上用于硬脑膜重建，ADMs已证明具有足够的密封性以预防CSF泄漏和皮肤覆盖以防止瘢痕形成。根据给药途径，ADMs可以改善颅骨缺损的愈合结果。然而，ADMs未能提供成骨益处。2024年的一项研究论文试图检查人工真皮有无表皮生长因子之间的成骨差异。该研究利用了28只雄性大鼠，具有0.8 cm颅骨CSDs。6周后，各组之间在钙化、骨形成或骨密度方面未发现组织学差异。然而，当ADMs与脱矿骨基质（DBM）结合时，所得的ADM/DBM复合材料显示出增加的润湿性、稳定性和生物相容性。在体外，该复合材料增加了间充质细胞中的ALP活性、成骨基因表达，并在10周内导致缺损完全闭合，优于单独ADM或DBM。因此，基于ADM的复合材料可提供一个有前景的骨传导平台，支持CSD修复，同时避免商业DBM中观察到的细胞毒性。
5 重新思考CSD的定义
颅骨缺损可能源于不同的临床背景，包括先天性或切除后病因、开颅术或减压颅骨切除术，每个都设定了不同的边界条件，影响愈合。未能区分这些缺损类别导致了临床和实验CSD文献中的过度概括。常被引用的人类“阈值”通常被视为基于证据的颅骨CSD定义，尽管它们可能更好地被视为临床惯例。频繁使用≥ 2.0–2.5 cm作为CSD标准通常没有进行年龄分层，也没有一致报告关键的边界条件。因此，这一惯例并未得到直接人类阈值证据的良好支持，并且可能忽视年龄相关因素对愈合的影响。
为将此概念转化为直接可用的标准，同时保持对证据差距的透明性，本综述提出了一个操作性、年龄分层的分类框架，根据缺损最大直径将缺损分配到“可能非临界”、“不确定”或“可能临界”类别。利用该系统，≤ 2.0 cm的缺损被归类为“可能非临界”，特别是在记录了有利特征（如完整的硬脑膜、保存的骨膜等）的情况下。另一方面，> 2.5 cm的缺损被归类为“可能临界”，特别是在年长条件下，而2.0–2.5 cm范围内的缺损可被视为上下文依赖。然而，支持任何单一大小阈值在年龄中的人类证据有限。
支持分层需求的是，Skolnick等人随访了37名接受单缝合颅缝早闭手术后的儿童（平均9.6个月大），并记录了74个开颅缺损。结果显示显著的愈合潜力，约60%的5 cm缺损在一年内减少到小于2.5 cm，而9 cm缺损仅为10%。此外，缺损相对于缝合的位置和硬脑膜的生物学贡献应在分类中考虑，鉴于它们在成骨信号中的作用以及作为干细胞储存库。我们目前的大部分理解来自小鼠模型，而人类研究主要关注儿科病例的体积结果。关于儿童颅骨缺损自然愈合结果的研究有限，而成人人群的研究严重缺乏。因此，此处提出的框架旨在作为一个可测试的标准，可在多项研究中采用。
5.1 标准化与分层
阐明CSDs需要综合方法，结合基因表达分析、细胞生理学研究和先进成像技术，以准确捕捉和区分动物和人类模型中现有骨、新骨和移植材料。显微计算机断层扫描有益，因为它能够在不干扰愈合过程的情况下进行颅骨骨体积和矿物质含量的高分辨率追踪。然而，单独显微计算机断层扫描无法完全捕捉骨再生的复杂病理生理学。结合显微计算机断层扫描与不同时间点组织学分析的标准化小鼠模型可以创建一个稳健的框架。这种方法可以为愈合时间线中的细胞和结构变化提供更深入的洞察，从而增强对骨再生的空间和时间方面的理解。
然而，为了实现实验之间的有意义的比较，该框架必须与一组常规报告的最低方法学细节配对。研究人员应报告：（i）动物/模型特征（物种、品系、年龄、性别、体重、健康状况、组大小和每只动物的缺损数量）；（ii）缺损创建参数（预期和测量的缺损大小、骨骼和侧别、确切位置包括到相邻缝合的距离）；（iii）软组织边界条件（骨膜/颅骨膜状态和硬脑膜状态）；（iv）稳定和闭合细节（固定方法、植入物/支架放置）；（v）可能影响结果变异性的程序变量（创建缺损的器械、冲洗/热控制、围手术期药物）；（vi）影像和随访计划（方式和时间点）；（vii）明确的定量终点定义（即百分比闭合、骨体积/总体积、矿物质密度指标）；（viii）不良混杂因素和排除标准的记录（即感染、伤口裂开、植入物稳定性/移位、硬脑膜撕裂/CSF泄漏）。总之，这些最低报告要素，与研究中使用的“临界”清晰操作定义配对，可以增强可解释性，提高可重复性，并允许CSD文献中进行有意义的比较。
5.2 硬脑膜靶向再生策略
与预成型支架相比，可注射水凝胶对于解决各种形状和大小的CSDs是有效的。水凝胶可以掺入细胞、生长因子、可生物降解结构和生物反应器，这些都促进迁移到支架中。由天然或合成聚合物制成，水凝胶提供最低的免疫原性并模仿骨祖细胞迁移、营养吸收和废物清除所必需的多孔结构。使聚合物降解与骨基质形成同步可增强骨生长，同时维持机械稳定性。胶原蛋白和纤维蛋白水凝胶在颅骨缺损愈合中显示出有希望的结果。
由胶原蛋白（天然存在于硬脑膜中）制成的水凝胶密封剂可增强组织整合，提供高拉伸强度，并最小化炎症。然而，这些材料的亲水性可能导致肿胀，可能压缩周围神经组织并导致CSF泄漏。为了解决这些问题，低肿胀水凝胶如四臂聚乙二醇（4aPEG-OPA）与明胶结合已显示出减少的肿胀、良好的粘附强度（79 ± 12 kPa）和更高的爆破压力（209 cm H
2O），超过了正常的CSF压力并减少了炎症和硬膜外纤维化。4aPEG-OPA明胶混合物显示出33% ± 5%的肿胀率，低于商业产品如DuraSeal（Integra Lifesciences, Princeton, NJ, USA），后者可肿胀50%–400%。在兔模型中，明胶混合物在1周内导致胶原蛋白沉积，2周后可见硬脑膜组织和胶原蛋白。相比之下，这些变化在对照组中甚至3周后也未出现。
当前基于胶水的密封剂面临缺点，包括长反应时间（~3分钟）和不可控制的聚合。正在研究通过光引发激活的新型自由基基组织粘合剂，以克服这些限制并提供快速且可控的聚合。Lee等人制备了一种基于透明质酸（HA）的光诱导水凝胶。使用HA已被证明能增强硬脑膜修复并促进成骨细胞的分化、增殖和细胞活力。爆破压力测试显示，在5秒的聚合时间后，压力增加（120 mmHg对比颅内压15 mmHg）。该结构在模拟湿环境的溶解测试中维持尺寸稳定性达4周。在体外研究中，使用7:3比例的共聚物甲基丙烯酸酯和4-戊烯酸酯已被优化以显著增强骨愈合能力，在体内实现硬脑膜病变的完全密封。HA聚合物缺乏在诸如Bioglue（Atrivion Inc., Kennesaw, GA, USA）、Tisseel（Baxter International Inc., Deerfield, IL, USA）和TachoSil（Corza Health Inc., Parsippany, NJ, USA）等产品中发现的纤维化、血肿或肉芽肿性炎症。
衰老细胞（SCs）表现出一种衰老相关表型，其特征是促炎分泌组，对周围骨骼有害。Senolytics通过靶向对SCs存活至关重要的通路，减少其有害炎症效应，同时为组织再生恢复健康微环境。2022年Xing等人进行的一项研究表明，负载槲皮素的水凝胶对衰老标志物响应，在动物模型中显示出增加的骨形成和减少的炎症。暴露于槲皮素的大鼠骨髓衰老细胞在48小时后显示出增加的Cdk-2、Cdk-4和Ccne-1 mRNA以及Ki-67蛋白标志物，同时衰老标志物减少。这种水凝胶组合在体外表现出对基质金属蛋白酶（MMP）的优先降解，相对于脂肪酶。此外，新形成的骨在3个月后显示出周围组织中MMP2/3/9的减少。这些结果表明，靶向senolytic治疗为在硬脑膜受损的情况下增强间充质干细胞增殖提供了机会。目前关于senolytics的文献集中在BMSCs上，而不是骨膜或缝合间充质干细胞，这些在愈合CSDs中被认为发挥更大作用。解决这一差距可以增强颅骨缺损管理中的再生策略和临床结果。
5.3 人类数据登记处
记录前条件、原因、表现、治疗方式和愈合结果变异性的患者登记处对于推进颅缝早闭疾病的研究至关重要。由于患者群体小且临床表现高度异质性，试图隔离单个变量影响的单机构有效数据收集受到统计功效的限制。这些临床表现受缺损位置、药物使用以及缺损的具体形状或大小等因素的影响。此外，从数月至数年的漫长愈合期和患者流失进一步复杂化了数据积累。因此，年龄和病因因素（如创伤与颅缝早闭）对愈合结果的影响仍然知之甚少。加上在美国每年约2000例的低发病率，这些限制无法在单中心机构克服。一个标准化的机制，用于在地方、国家和全球层面收集和共享信息，将增强统计功效并促进隔离影响颅骨愈合结果的单个变量。这种合作性数据共享计划将完善并为CSDs的临床定义提供信息。
6 结论
临界尺寸缺损仍然是颅面重建中的核心挑战，其定义未能考虑年龄、生物学背景和解剖变量。本综述强调愈合受多种因素影响，如患者年龄、硬脑膜生物学、干细胞动力学、血管完整性和缝合邻近性。新兴生物材料，如生物活性陶瓷和支架复合材料，为增强成骨和血管化提供了有前景的解决方案。此外，硬脑膜靶向策略强调了利用硬脑膜的旁分泌信号和干细胞相互作用来推动各年龄组再生的潜力。然而，向临床实践的转化受到CSD定义不一致、动物模型异质性和长期人类数据有限的阻碍。解决这些限制将有助于加速开发针对儿科、成人和老年患者独特生物学现实量身定制的再生疗法。
