肌肉损伤:再生策略

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原始的编辑器-露辛达汉普顿而且金正日杰克逊

简介|

在人类中,多达一半的体重是由骨骼组成的[1].骨骼肌的高适应性和再生潜力可以弥补高达20%的肌肉质量损失。超过这个阈值,功能损害是不可避免的,并可能导致严重的残疾和美容畸形,这就是为什么迫切需要这些患者的治疗方案

需要进行骨骼肌再生手术的患者包括:

  • 急性肌肉组织损失包括:高能量交通事故;爆炸的创伤;战斗中受伤的人;外科手术;矫形情况(例如,间隔综合征或肿瘤切除术后)。
  • 运动损伤:大约35-55%的运动损伤涉及[2][3]

改善肌肉再生和修复的策略|

创伤后,骨骼肌有能力在复杂而协调的反应中再生和修复。

  • 这一过程需要多种细胞群的存在、多种基因表达的上调和下调以及多种生长因子的参与。
  • 改善肌肉再生和修复的策略,包括干细胞、生长因子和生物支架的组合,在动物模型中显示出有希望的结果。[3]

生长因子|

生长因子在肌肉再生的不同阶段起着不同的作用。这些生物活性分子由损伤组织或存在于炎症部位的其他细胞类型合成,在细胞外空间释放并调节再生反应。[3]

  • 胰岛素样生长因子-1 (IGF-I)似乎对肌肉再生过程特别重要。IGF-I刺激成肌细胞增殖和分化,并涉及肌肉生长的调节[4]

干细胞|

图片:人间充质干细胞与3D水凝胶相互作用。

卫星细胞来源的成肌细胞移植长期以来一直被认为是治疗骨骼肌疾病的一种有前途的方法。

  • 干细胞治疗(如脐带血干细胞移植)对治疗杜氏肌营养不良有积极效果。应用干细胞后,肌营养不良蛋白阳性肌纤维增加。然而,将异基因正常人成肌细胞多次肌内注射于营养不良的小男孩肌肉的临床试验并没有成功[3][2]
  • 令人兴奋和创新的研究涉及到许多类型的干细胞减缓的潜力[5]
  • 干细胞疗法有可能成为一种新的治疗干预手段[6]
  • 羊水间充质干细胞(AFS)联合高压氧促进周围神经再生[7]

巨噬细胞操纵|

创伤性损伤后骨骼肌结构和功能的完全恢复需要几种不同类型的细胞和大量分子共同工作,在愈合的每个阶段有效地控制受损组织。[8]

支架|

由细胞外基质(ECM)蛋白质组成的生物支架通常用于再生医学和外科手术的组织重建和再生。该支架可以通过提供结构和生化框架来促进体积肌肉损失的修复。对于少量的肌肉损失,已经在动物模型中测试了几种组织来源的支架,并将其转化为临床手术应用。[2]

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  • 肌原性前体细胞的存活和迁移通过使用适当的支架组合物和生长因子传递而大大增加。
  • 利用生物支架控制注射肌源性细胞的微环境促进肌肉再生。
  • 理想情况下,使用合适的细胞外基质(ECM)组成和硬度,支架应该最好地复制活的和机械的微环境。[3]

脂肪细胞转化|

科学家们已经开发出一种干细胞技术,能够再生任何因受伤、疾病或衰老而受损的人体组织。该技术将骨骼和脂肪细胞重新编程为诱导多能干细胞(iMS),并成功修复了小鼠的骨骼和肌肉。移植细胞似乎遵循邻近细胞的指令,有序地分裂和成熟。这种高效的无病毒生成组织再生干细胞的方法使我们离实现修复人体组织损伤的干细胞治疗又近了一步。[9]

Anti-fibrotic疗法|

转化生长因子β1或TGF-β1(见下文)高水平表达,并在失活TGF-β1的肌肉发作后发生的纤维化级联中发挥重要作用机械刺激|

机械刺激可能是促进骨骼肌再生的一种简单有效的方法。

参考文献|

  1. 1.01.1哈佛新闻来源:https://news.harvard.edu/gazette/story/2016/01/mechanical-stimulation-shown-to-repair-muscle/(12.4.2021访问)
  2. 2.02.12.2刘j, Saul D, Böker KO, Ernst J, Lehman W, Schilling AF。目前骨骼肌组织修复和再生的方法.生物医学研究国际。2018年4月16日;可以从:https://www.hindawi.com/journals/bmri/2018/1984879/(12.4.2021访问)
  3. 3.03.13.23.33.4卢蒙尼尔,梅内特里。肌肉损伤和改善其修复的策略.实验骨科杂志。2016年12月,3(1):1 - 9。可以从:https://jeo-esska.springeropen.com/articles/10.1186/s40634-016-0051-7#Sec15(11.4.2021访问)
  4. Engert JC, Berglund EB, Rosenthal N.在igf - i刺激的肌生成中,增殖先于分化。细胞生物学杂志。1996年10月15日;135(2):431-40。可以从:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2121039/(1.4.2021访问)
  5. 国家多发性硬化症学会干细胞可从以下渠道获得:https://www.nationalmssociety.org/Research/Research-News-Progress/Stem-Cells-in-MS(2.4.2021访问)
  6. 卢俊华,庞旭,姚涛,王明山,李卫英.肌肉减少症:目前的治疗方法和新的再生治疗方法。骨科翻译杂志。2020年4月30日可以从:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7256062/(最后访问时间为12.4.2021)
  7. 潘汉昌,钱志超,杨元元,何顺生,陈佳杰,黄明敏,张明明,郑方富。人羊水间充质干细胞联合高压氧促进周围神经再生.神经化学的研究。2009年7月,34(7):1304 - 16。可用:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19152028/(12.4.2021访问)
  8. 马丁斯L,加洛CC,本田TS,阿尔维斯PT,斯蒂哈诺RS,罗莎DS, Koh TJ,汉SW。通过瞬时表达外源性GM-CSF产生m1样巨噬细胞的骨骼肌愈合。干细胞研究和治疗。2020年12月,11(1):1 - 2。可以从:https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-020-01992-1#Sec19(访问时间11.4.2021)
  9. 再生身体部位:我们如何将脂肪细胞转化为干细胞来修复椎间盘损伤https://theconversation.com/regenerating-body-parts-how-we-can-transform-fat-cells-into-stem-cells-to-repair-spinal-disc-injuries-57116(11.4.2021访问)