在運(yùn)動(dòng)和日常勞作中，我們往往不可避免會發(fā)生肌肉損傷。骨骼肌的受損會影響人體的正常運(yùn)動(dòng)功能，限制日常生活活動(dòng)，最終降低生活質(zhì)量。而按摩被用于緩解肌肉酸痛或治療肌肉損傷，早已有幾千年的歷史。如今，也衍生出了許多機(jī)械按摩設(shè)備，如按摩槍，可達(dá)到放松肌肉的效果。但是，按摩真的可以促進(jìn)肌肉的修復(fù)和再生嗎？事實(shí)上，機(jī)械療法，即對受傷組織施加機(jī)械負(fù)荷
在運(yùn)動(dòng)和日常勞作中，我們往往不可避免會發(fā)生肌肉損傷。骨骼肌的受損會影響人體的正常運(yùn)動(dòng)功能，限制日常生活活動(dòng)，最終降低生活質(zhì)量。而按摩被用于緩解肌肉酸痛或治療肌肉損傷，早已有幾千年的歷史。如今，也衍生出了許多機(jī)械按摩設(shè)備，如按摩槍，可達(dá)到放松肌肉的效果。 但是，按摩真的可以促進(jìn)肌肉的修復(fù)和再生嗎？ 事實(shí)上，機(jī)械療法，即對受傷組織施加機(jī)械負(fù)荷（Mechanical loading， ML），已被廣泛用作骨骼肌損傷后的替代和補(bǔ)充療法。已有的研究數(shù)據(jù)表明其可通過增加血流量、減少炎癥和增加線粒體生物合成等來促進(jìn)肌肉骨骼組織的康復(fù)。 然而，不同研究團(tuán)隊(duì)使用的方法存在高度不一致性，這也就限制了關(guān)于機(jī)械療法療效的評估和比較。此外，減少炎癥和功能再生的特定細(xì)胞和分子成分之間的直接聯(lián)系尚未明確。 為了應(yīng)對上述的難題，哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)在 Science Translational Medicine 發(fā)表了題為 Skeletal muscle regeneration with robotic actuation–mediated clearance of neutrophils 的研究性文章。 他們開發(fā)了一種機(jī)器人按摩設(shè)備，配備了實(shí)時(shí)力度控制設(shè)備，并同時(shí)用超聲成像進(jìn)行組織分析。研究結(jié)果表明，在特定力量范圍內(nèi)的反復(fù)按壓可顯著改善小鼠嚴(yán)重?fù)p傷肌肉的功能恢復(fù)，這種改善部分歸因于中性粒細(xì)胞群和中性粒細(xì)胞介導(dǎo)因子的快速清除。這項(xiàng)工作的結(jié)論將有助于廣泛推進(jìn)組織再生的新治療策略的研發(fā)。 主要研究內(nèi)容 開發(fā)機(jī)器裝置為小鼠骨骼肌提供可量化的壓力 首先，研究人員開發(fā)了一種外部機(jī)器裝置，可對嚙齒動(dòng)物的脛骨前肌施加可控的壓縮力，作為一種非侵入性治療工具，可通過軟界面將壓縮載荷傳遞給脛骨前肌，將預(yù)定的力度精確應(yīng)用于肌肉組織。 反復(fù)按壓可改善嚴(yán)重?fù)p傷骨骼肌的功能恢復(fù) 隨后，他們在嚴(yán)重脛骨前肌損傷的小鼠模型中探討了機(jī)械療法的作用。從損傷后第 1 天開始，分別施加三種不同的力（0.15、0.3 或 0.6N），持續(xù)刺激 14 天，而對照組小鼠保持未治療狀態(tài)。隨后發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用三種不同的力均可顯著減少脛骨前肌中的間質(zhì)纖維化和受損肌纖維，此外，在施壓處理肌肉中的肌纖維更長。 接下來，為了評估按壓介導(dǎo)的損傷肌肉組織學(xué)特征的改善是否與肌肉力量恢復(fù)相關(guān)，他們檢測了脛骨前肌肌肉的力量。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在所有三種力條件下，經(jīng)按壓治療的脛骨前肌肌肉表現(xiàn)出比未經(jīng)治療的對照組更高的力量，而三個(gè)不同力道治療組之間沒有顯著差異。這些發(fā)現(xiàn)表明，特定范圍的力量能夠促進(jìn)嚴(yán)重受損肌肉的功能恢復(fù)。 機(jī)械按壓可迅速減少與中性粒細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的促炎因子 為了探討按摩處理是否會改變治療組織中的局部免疫反應(yīng)，他們對接受按壓治療的脛骨前肌肌肉中廣泛的炎癥因子（細(xì)胞因子和趨化因子）的數(shù)量進(jìn)行了量化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在治療第 7 天和第 14 天，治療組和對照組小鼠肢體中的大多數(shù)炎癥因子數(shù)量相似。 但是在第 3 天時(shí)，與未治療對照組相比，治療組中超過一半的細(xì)胞因子都出現(xiàn)了減少。進(jìn)一步的基因富集分析顯示，這些顯著減少的細(xì)胞因子與炎癥反應(yīng)和粒細(xì)胞遷移，特別是中性粒細(xì)胞趨化和遷移有關(guān)。 同時(shí)，與對照組肌肉相比，按壓處理的肌肉在第 3 天時(shí)中性粒細(xì)胞顯著減少，在空間上，中性粒細(xì)胞及其過氧化物酶在對照肌肉的廣泛區(qū)域中明顯存在，而它們僅存在于按壓處理肌肉的部分區(qū)域。這一發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞因子定量分析的結(jié)果一致，均表明刺激中性粒細(xì)胞趨化和遷移的細(xì)胞因子數(shù)量減少是按壓處理肌肉內(nèi)中性粒細(xì)胞數(shù)量迅速減少的原因。 機(jī)械按壓可促進(jìn)肌生成和成熟肌纖維類型成分的恢復(fù) 接下來，他們評估了機(jī)械按壓對早期肌源性特征的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與未治療組相比，在按壓處理的組織中發(fā)現(xiàn)肌生成調(diào)節(jié)因子 MyoD 的表達(dá)和延長的肌間線蛋白的細(xì)胞數(shù)量的顯著增加。 隨后，他們還探索了損傷急性期的機(jī)械按壓治療是否足以實(shí)現(xiàn)完全功能恢復(fù)。他們在前 7 天進(jìn)行治療，但在隨后的 7 天內(nèi)停止按摩，與對照組和使用 ML 治療 14 天的實(shí)驗(yàn)組之間的數(shù)據(jù)表明，早期的 ML 是必要的，但不足以完全恢復(fù)肌肉功能。 他們還根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)和功能，對每個(gè)肌肉組織包含的不同肌纖維類型組成進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在健康的脛骨前肌肌肉中，IIB 型纖維是最豐富的纖維類型，占總肌肉纖維的 50% 或更多，受傷的脛骨前肌肌纖維的組成中 IIB 型纖維也是最豐富的纖維類型。 不過，與按摩處理和健康脛骨前肌肌肉相比，受傷后未處理的脛骨前肌肌肉中含有較少數(shù)量的 IIX 型纖維，而 IIA 型纖維數(shù)量則出現(xiàn)了增加，按摩處理的小鼠肌肉中 I 型纖維有少量增加，IIX 型纖維含量越高，IIA 纖維的比例越小，說明按摩處理后肌肉的纖維尺寸越大，肌肉力量越大。 肌肉損傷后中性粒細(xì)胞的短暫消耗可改善骨骼肌修復(fù) 最后，為了直接探索中性粒細(xì)胞在肌肉再生中的作用，研究人員在小鼠缺血損傷后的前 3 天內(nèi)，使用 Ly6g 抗體將其中性粒細(xì)胞耗盡，以模擬在這段時(shí)間內(nèi)用按摩治療小鼠中觀察到的中性粒細(xì)胞清除。結(jié)果表明，與使用相應(yīng)對照抗體治療組相比，使用 Ly6g 抗體治療的小鼠顯示出顯著減少的肌肉損傷和纖維化。 對肌纖維大小的分析表明，肌肉按壓治療和中性粒細(xì)胞的缺失都使得肌肉纖維更長。此外，經(jīng)抗 Ly6g 抗體去除中性粒細(xì)胞的受傷肌肉顯示出更大的收縮力，其對功能恢復(fù)的影響與肌肉按壓治療的影響相似。 上述這些發(fā)現(xiàn)表明，在這種損傷模型中，損傷肌肉中中性粒細(xì)胞豐度的時(shí)間控制與按壓治療對肌肉再生的影響相關(guān)。 (生物谷Bioon.com）   |
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