在骨折发生后，机体立即启动炎症反应。由于创伤，骨折区域及其周围的血管破裂，引发血肿的形成。在这个阶段，血肿的微环境表现出局部缺氧、酸性增高和温度降低的特点。炎症反应的开始伴随着细胞因子的释放，这些因子引导中性粒细胞(PMN)率先聚集于骨折现场 [5] 。随后，单核细胞和巨噬细胞也迁移至受损位置。尽管巨噬细胞在一个谱系中演变，但它们可以大致分为未定型的M0、促炎的M1和抗炎的M2群体。在人类和小鼠体内，可能存在一系列极化表型，在这些表型中，促炎特性和抗炎特性可以交替占据主导地位。因此，根据其极化状态和周围环境的线索，巨噬细胞在骨愈合过程中发挥各种关键作用 [6] 。在初期阶段，巨噬细胞极化为M1型，它们分泌促炎因子，例如TNF-α、IL-1β、IL-6，以及趋化因子CCL2。这些因子不仅加剧炎症反应，还促使更多免疫细胞被招募，有助于后续的修复。随着急性炎症逐渐消退，巨噬细胞的极化状态开始变化。在抗炎细胞因子(如IL-4、IL-10、IL-13)的作用下，M1型巨噬细胞逐渐转化为M2型。这些M2型巨噬细胞通过分泌抗炎因子和生长因子(如TGF-β)，在促进受伤组织修复和重塑方面起着重要的调节作用 [7] 。同时，骨髓间充质干细胞(BM-MSC)在局部细胞因子(如TNF-α及基质细胞衍生因子1/SDF-1或CXCL12)的引导下，会迁移至损伤区。间充质干细胞具有分化为中胚层谱系细胞的潜力，并在维持组织稳态和促进再生中发挥关键作用。在骨折愈合期间，BM-MSC从骨髓或邻近组织被招募至受伤部位，进行增殖并分化为成骨细胞和软骨细胞，从而通过膜内骨化和软骨内骨化促进新的骨组织形成 [8] 。在实验动物模型中，SDF-1通过促进宿主干细胞的招募和成骨分化显著地加速了骨折的愈合和修复。此外，骨膜和骨内膜中的MCP-1/CCR2信号路径对于间充质祖细胞的早期募集至关重要，特别是在骨折愈合初期的炎症阶段。因此，炎症早期MCP-1、MCP-3和CCR2表达的短暂增加对于骨折的成功愈合起着关键的作用 [9] 。另一种促进损伤区域愈合的方法是激活内源性异质性干细胞，指导其定向归巢。研究发现，使用CXCR4拮抗剂AMD3100能够迅速动员干细胞至外周血，初期的细胞动员显著提升了再生过程中的愈合效果，提供了一种增强组织再生的有效替代方案 [10] 。干细胞和基质细胞衍生因子-1 (SDF-1)的相互作用通过促进宿主干细胞的聚集和成骨分化，在大鼠模型中显著加速了骨折修复 [11] 。低强度脉冲超声(LIPUS)也被证明能通过提高间充质干细胞(MSCs)的SDF-1和CXCR4表达，增强SDF-1蛋白水平，从而促进MSCs迁移。血清中增高的SDF-1局部水平与LIPUS的疗效密切相关，而SDF-1/CXCR4信号的阻断则削弱这种效果。此外，另一项研究也证明，低幅度高频振动(LMHFV)也通过强化SDF-1/CXCR4信号通路，促进骨质疏松性骨折的愈合。体内实验表明，短波疗法则通过调升HIF-1和SDF-1的水平，改善愈伤组织的微结构和力学性能，加速骨折愈合。然而，抑制成骨细胞中的HIF-1α会部分削弱这一迁移效应。这些研究共同指出，SDF-1介导的MSCs迁移在这些治疗方法中发挥了关键作用 [12] - [14] 。间充质干细胞在受损区域的聚集为骨愈合提供了必要的细胞来源，参与和促进成骨与血管生成等关键过程。MSCs与炎性细胞之间通过细胞因子的互动，激活了包括成骨和血管生成在内的骨愈合过程。在这一过程中，转化生长因子β (TGF-β)、骨形态发生蛋白(BMP)、血管内皮生长因子(VEGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)以及成纤维细胞生长因子-2 (FGF-2)作为关键生长因子，在不同阶段协调细胞功能和增殖，促进骨组织的修复和重塑 [7] 。最新研究表明，Sambucus Williamsii Hance (SWH) (Caprifoliaceae科的一种植物，常作为骨折瘀伤的有效民间治疗方法)在骨折愈合的各个阶段通过促进骨形成显著提速骨骼修复。SWH通过在大鼠骨折部位增强BMP-2和Runx2 mRNA以及BMP-2、BMPRIB、BMPRII和Runx2蛋白的表达，加速骨折愈合过程 [15] 。在骨折愈合过程中，骨膜基质细胞，尤其是骨膜衍生的间充质祖细胞(PDMPC)，被激活、增殖并导致骨膜增厚，进一步分化为成骨细胞和软骨细胞，通过软骨内和膜内骨化形成骨骼。环氧化酶2 (COX2)及其代谢产物前列腺素E2 (PGE2)作为关键炎症介质，在愈合过程中发挥重要作用。PGE2通过其受体，特别是EP2和EP4，展现了对骨的合成和分解代谢影响。相比之下，EP1受体被视为骨形成的负调节因子。EP1基因敲除(EP1−/−)小鼠表现出更快速的骨折愈合以及更强的骨骼力学性能，显示出EP1缺失能提升骨形成能力 [16] 。在另一项实验中，从EP1 (−/−)小鼠骨髓中分离的间充质祖细胞表现出更高的成骨分化能力，快速形成和钙化骨结节。EP1的缺失并未影响EP2或EP4的信号传导，表明EP1通过直接调节相关信号靶点影响骨愈合。同其他PGE2受体不同，EP1在多个愈合阶段作为负调节因子，其信号通路的抑制可能成为增强骨折愈合的潜在策略 [17] 。

在骨折愈合的早期阶段，周围的骨膜和骨髓中的间充质基质细胞(MSCs)被招募至受损部位。这些细胞展示出对不同环境的适应能力，并能够调节免疫反应。MSCs在此阶段可能通过增强免疫反应而发挥作用。当它们受到促炎性细胞因子(如IFN-γ和TNF-α)的刺激时，可以增加促炎性细胞因子的产生。然而，MSCs具有良好的可塑性和异质性，亦能发挥免疫抑制作用，减少T淋巴细胞增殖，促进巨噬细胞和T细胞向抗炎表型转变。正因其这项调节炎症反应的能力，组织驻留的MSCs成为了骨折愈合的重要调节因子。在骨愈合的早期阶段，MSCs及其CD146+亚群主要通过抑制CD4+和CD8+淋巴细胞的增殖以及促进新生血管的形成来调节免疫反应。与早期损伤骨环境密切相关的分泌因子刺激，可能影响CD146+ MSC中炎症与免疫调节基因的表达模式。MSCs的可塑性表现在其能够维持初期的促炎环境，然后逐步终止促炎时期。研究显示，CD146+ MSCs在骨愈合早期阶段具备显著的旁分泌作用，通过调节免疫反应和促进血管重建发挥作用 [18] 。最新研究表明：在体内，免疫细胞在骨折愈合中的调节作用至关重要，其中T细胞产生的炎性细胞因子(IFN-γ和TNF-α)对骨折愈合可能具有抑制作用，提示T细胞在骨再生中或许具有负面影响。进一步深入研究有必要探讨不同亚型的T细胞和B细胞在骨折修复过程中的具体机制。在体外研究中，间充质干细胞(MSC)被证实在调控T细胞活性方面展现出多样的免疫调节特性。MSC能够通过细胞间接触及分泌可溶性因子抑制效应T细胞(如CD4和CD8)的活化和增殖，体现出直接的免疫抑制特性。同时，MSC能诱导调节性T细胞(Treg)的生成和增殖，从而间接抑制T细胞过度反应。然而，值得注意的是，MSC在发挥免疫调节功能前，通常需暴露在炎性细胞因子(如IFN-γ、TNF-α、IL-1β)下以“许可”或激活其功能。这种免疫调节特性使MSC在骨折修复及其它免疫相关治疗中展现巨大应用潜力。有研究指出，免疫细胞及其产生的细胞因子，如T细胞、IFN-γ和TNF-α，在骨折愈合和MSC诱导的骨形成中影响显著。尽管这些因子和细胞常对骨愈合具有抑制性，但单核细胞和巨噬细胞则表现出成骨效益，特别是通过产生骨形态发生蛋白-2 (BMP-2)诱导人类同种异体MSC的成骨分化和增殖。尽管炎症过程对于骨折修复至关重要，特别是在初始和重塑阶段，长期暴露于淋巴细胞及持续的炎症信号可能损害愈合进程。各种免疫细胞及其亚型在骨愈合过程中的角色复杂且尚未完全解析。调节炎症反应或许是骨组织工程潜在的新疗法，但这需要深入理解免疫细胞在骨折愈合中的控制机制，并精确调节这些免疫细胞的方法。MSC在这一领域展现出巨大潜力，因为其能够调节免疫细胞的分化并在特定微环境下有效发挥作用，成为一种前景可观的治疗选择 [19] 。

在骨折愈合过程中，充足的血液供应是至关重要的，因为它提供了愈合所需的氧气、营养物质和细胞因子。然而，在糖尿病患者中，血液供应往往受损，这可能导致愈合过程的延迟或不完全愈合。研究表明，间充质干细胞来源的条件培养基(MSC-CM)在促进血管生成方面具有显著效果，这是因为MSC-CM中含有丰富的血管生成因子，如血管内皮生长因子(VEGF)和白细胞介素-6 (IL-6)。这些血管生成因子能够显著促进新血管的形成，从而改善受损区域的血液供应。在相关研究中，研究人员通过将MSC-CM整合到明胶海绵中以进行递送，在糖尿病大鼠模型中观察到血管生成的增强以及骨折愈合的改善。这表明，MSC-CM能够通过促进血管生成，有效改善糖尿病患者的骨折愈合过程。因此，MSC-CM被视为一种潜在的治疗策略，有望改善糖尿病患者的骨折愈合。这一方法为临床治疗提供了新的思路，有助于解决糖尿病患者在骨折愈合中的血供缺陷问题。未来，进一步的研究和临床试验将有助于验证和完善这项策略，以期在临床应用中取得更广泛的成功 [20] 。

成骨细胞与其前体间充质干细胞的分化是骨稳态和骨折愈合的重要组成部分。Aucubin (AU)是一种从许多传统草药中提取的环烯醚萜葡萄糖苷，具有抗骨质疏松和抗细胞凋亡的生物活性。研究表明，AU通过调节经典的BMP2/Smads信号通路促进人骨髓间充质干细胞(hBM-MSCs)的成骨作用，并通过Nrf2/HO1信号通路抑制氧化应激损伤 [21] 。A2B腺苷受体(A2BAR)作为Gα(s)/α(q)蛋白偶联受体，通过cAMP信号调节MSC的分化。与野生型小鼠相比，A2BAR缺失小鼠的骨髓来源MSC在体外成骨分化表现较差，体内骨密度降低，并且骨折愈合延迟 [22] 。制备的银纳米颗粒(AgNPs)被证实可在一定浓度下促进MSC的成骨分化和增殖 [23] 。进一步研究发现，HSPA1A的过表达能通过Wnt/β-catenin途径促进BMSC的成骨分化 [24] 。传统中药桃红四物汤(THSWD)具有促进血液循环和缓解瘀血的作用，它通过增强VEGF和FAK-Src信号，按时间和剂量依赖性提高BMSC的增殖、分化和迁移能力，从而改善骨折愈合 [25] 。此外，miR-140-5p的高表达在骨折后小鼠中促进了骨钙素、骨密度和骨量的提升，支持骨折愈合。这提示miR-140-5p可能是治疗骨折和促进骨愈合的潜在有效靶点，因此其在骨愈合中的具体作用机制值得进一步探究 [26] 。富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体6 (LGR6)是G蛋白偶联七跨膜蛋白超家族的一个成员。在研究中发现，下调LGR6可以促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)的体外成骨分化，而LGR6敲除的BMSCs移植还可以促进体内骨折的愈合。这为骨愈合提供了新的临床治疗可能性。此外，在大鼠模型中，移植LGR6敲除的BMSCs有助于骨折后更好的恢复 [27] 。有研究表明，慢病毒介导的miR-140-5p的敲低，通过直接调节其靶基因TLR4和BMP2，可以显著促进脂肪干细胞(ASCs)的成骨分化。此外，将脂肪支架与转基因的ASCs结合在一起，可以显著增强大鼠萎缩性非愈合骨折模型中的骨愈合和骨形成 [28] 。miR-1323通过抑制BMP4/SMAD4信号传导，抑制了骨间充质基质细胞的成骨和骨折愈合 [29] 。在大鼠的骨折模型中，抑制PPARγ可以促进大鼠BMSCs的成骨分化，并通过促使Bmp2/Runx2信号通路的活化，改善大鼠骨折愈合 [30] 。在实验中，抑制miR-222可以增强人间充质基质细胞(hMSCs)的成骨和成软骨分化。通过实验证明，miR-222表达的降低促进了成骨和软骨形成，而过表达miR-222会抑制这些过程。对大鼠模型的研究中发现，局部给予miR-222抑制剂可以加速骨愈合，提升成骨、软骨生成和血管生成 [31] 。最后，miR-22-3p通过靶向SOSTDC1并激活PI3K/AKT信号通路，可促进大鼠股骨骨折的愈合。研究发现，过表达miR-22-3p可以加强BMSCs的成骨分化作用，这一过程通过PI3K/AKT通路实现，并且受SOSTDC1过表达和PI3K/AKT信号抑制剂LY294002所影响 [32] 。