2020年10月13日

投稿电话:为什么固定不动有助于康复

肢体受伤的患者有时会出现异常愈合的状况,称为异位骨化(HO),其中骨骼在非骨骼组织中生长。上图显示了特定类型的伤害或手术中HO的发生率。 UT Southwestern的研究正在开创新颖的途径和预防策略,以减轻这种令人衰弱的过程。图片来源:UT西南医学中心

到目前为止,在美国急诊室中看到的最常见的伤害是那些影响肢体的伤害。固定化是最常见的治疗方法,但是直到最近,确切地知道为什么这项技术可以促进愈合。

在最近发表于 临床研究杂志现任UT Southwestern外科和整形外科副教授的本杰明·列维(Benjamin Levi,M.D.)发现了固定装置改变受伤肢体的机理, 在受伤地区。这一发现最终可以帮助医生优化肢体受伤患者的康复。

Levi和他在密歇根大学工作的团队在加入UT Southwestern之前曾在该大学工作过。他发现,受伤后通过石膏或夹板固定四肢可以改变干细胞与细胞外环境相互作用的方式,从而使命运从使骨骼衰弱变为良性脂肪。

到目前为止,还不清楚为什么有些伤口会不正常地愈合,常常带来有害的后果,李维补充说。李维还担任了查尔斯和简·帕克矿物质代谢和临床研究中心以及美国西南大学儿童医学中心研究所的其他职务。例如,他解释说,他经常会在自己的诊所中看到患者出现一种称为异位骨化(HO)的病状,该病使骨骼在受伤后的非骨骼组织(如肌肉和肌腱)中生长。 Levi和他的同事注意到,HO发生在受伤或手术后机械应力更大的关节处,但这种现象背后的机制尚不清楚。

为了帮助弄清这个问题,Levi和他的同事使用了HO的鼠标模型。患病的小鼠要么在跑步机上安装固定器(就像微型石膏一样保持关节稳定),要么在跑步机上锻炼,或者进行与许多人类患者在关节手术后所接受的运动类似的运动。进行或接受运动范围锻炼的小鼠会产生HO,但固定的动物却没有。相反,固定化的动物在患处而不是骨骼中产生了脂肪气泡。

深入研究,研究人员收获了 (MSC)-在该部位起关键作用的细胞类型。当研究人员检查哪些基因在这些细胞中有活性时,他们发现分子途径中的表达增加,这些途径与细胞如何附着在细胞表面以及如何与细胞外基质相互作用有关。细胞外基质是蛋白质和其他分子的网络,可以滋养它们并提供物理支持。遗传操纵或使用小分子失活这些分子途径抑制了动员小鼠中HO的发育。

检查细胞外基质后,Levi和他的同事发现 在活跃的动物中,它们趋向于整齐排列,这种模式使MSC沿着纤维伸展。相反,固定化动物中的胶原纤维具有更随机的模式,从而限制了MSC的拉伸,使其保持紧凑。

Levi解释说,正是这些在细胞外环境中的差异似乎使MSC处于骨骼或脂肪轨迹上。当研究人员将MSCs放置在实验室培养皿中对齐的胶原蛋白上时,它们最终会变成骨细胞。将它们放在未排列的胶原蛋白上会促使它们成长为脂肪。两组细胞中的基因激活模式证实了骨骼或脂肪基因的表达增加,这取决于它们分别在对齐的或未对齐的胶原蛋白基质上生长。

“带回家的信息是,当我们固定关节时,我们正在改变组织水平和细胞水平的伤口的整个环境,” Levi说。 “我们可以通过改变我们的动员协议或针对影响细胞与细胞相互作用的特定基因,来利用这些知识来帮助治愈。 使用已经在临床生产中的小分子。”

他补充说,这些发现已经在临床护理中有所作为。尽管医生长期以来一直致力于尽快使烧伤患者的关节活动,但烧伤中心现在使用的攻击性协议明显较少,以降低患者发生HO的机会。现在调整受伤后第一周的活动能力,这已显示出可以降低发生HO的可能性并限制刚度。

尽管此研究的最初研究并未在UT Southwestern进行,但该研究的下一阶段目前仍在Levi的UTSW实验室进行。

更多信息: Amanda K.Huber等。损伤后的固定改变了细胞外基质和干细胞的命运, 临床研究杂志 (2020)。 DOI:10.1172 / JCI136142

期刊信息: 临床研究杂志

由...提供 UT西南医学中心

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