研究揭示了為什麼受傷後的固定有助於癒合

美國醫療服務機構和生元國際了解到，到目前為止，在美國急診室看到的最常見的傷害是那些影響四肢的。固定化是最常見的治療方法，然而，直到最近，人們還不清楚為什麼這項技術能促進癒合。

在最近發表在《臨床調查雜誌》上的一項研究中，現為德克薩斯大學西南分校外科和整形外科副教授的醫學博士班傑明·利瓦伊(Benjamin Levi)發現了固定可以改變受傷肢體和受傷部位細胞的機制。這一發現可能最終幫助醫生優化肢體損傷患者的癒合。

密西根大學的利瓦伊和他的團隊發現，受傷後用鑄型或夾板固定四肢，改變了幹細胞與細胞外環境相互作用的方式，將它們的命運從虛弱的骨骼轉變為良性脂肪。

利瓦伊補充說，到目前為止，還不清楚為什麼一些傷口會不正常地癒合，通常會造成有害的後果。利瓦伊在德克薩斯大學西南分校的查爾斯和簡帕克礦物代謝和臨床研究中心以及兒童醫學中心研究所擔任額外的工作。例如，他解釋說，他經常在他的診所裡看到病人出現了一種叫做異位骨化(HO)的情況，即骨頭在受傷後在肌肉和肌腱等非骨骼組織中生長。利瓦伊和他的同事們注意到，HO更經常發生在關節部位，這些部位在受傷或手術後會產生更多的機械應力——但這一現象背後的機制尚不清楚。

為了幫助澄清這個問題，利瓦伊和他的同事們用HO小鼠模型進行了研究。受影響的小鼠要麼在跑步機上安裝固定裝置——就像微小的石膏一樣，以保持關節的穩定，要麼進行類似於許多人類患者在關節手術後所接受的活動範圍訓練。運動或接受運動範圍訓練的老鼠產生了HO，但不動的老鼠沒有。相反，被固定的動物在受影響的區域內產生脂肪氣泡，而不是骨頭。

深入研究後，研究人員從該部位獲取了間充質幹細胞(MSCs)——在癒合過程中起關鍵作用的細胞類型。當研究人員檢查這些細胞中哪些基因活躍時，他們發現與細胞附著表面和與細胞外基質相互作用有關的分子通路表達增加。細胞外基質是細胞外蛋白質和其他分子組成的網絡，細胞外基質為細胞提供營養和物質支持。基因操作或使用小分子來滅活這些分子通路會抑制被動員小鼠中HO的發展。

Levi和他的同事檢查細胞外基質，發現活躍動物體內的膠原纖維傾向於排列整齊，這種模式允許間充質幹細胞沿著纖維伸展。相比之下，固定化動物的膠原纖維具有更隨機的模式，限制了MSC的伸展，使其保持緊密。

利瓦伊解釋說，細胞外環境的這些差異似乎將間充質幹細胞置於骨骼或脂肪軌道上。當研究人員在實驗室的培養皿中將間充質幹細胞放在排列整齊的膠原上時，它們最終變成了骨細胞。將它們放在未排列的膠原蛋白上可以促進它們長成脂肪。兩組細胞的基因激活模式證實了骨或脂肪基因的表達增加，這分別取決於它們是在對齊或非對齊的膠原基質上生長。

關鍵信息是當我們固定關節時，我們改變了傷口的整個環境在組織和細胞層面。我們可以利用這一知識來幫助治療，或者通過改變我們的動員方案，或者使用小分子靶向影響細胞與細胞外基質相互作用的特定基因，這些小分子已經在臨床管道中。」班傑明·利瓦伊，醫學博士，德克薩斯大學西南分校的外科和整形外科副教授

他補充說，這些發現已經在臨床護理方面產生了影響。儘管醫生們長期以來都希望燒傷患者的關節能儘快活動起來，但燒傷治療中心現在使用的是明顯不那麼激進的治療方案，以降低患者患上HO的機率。現在已經調整了受傷後第一周的活動量，這已經證明可以降低發生HO和限制僵硬的可能性。

雖然這項研究的最初研究不是在UT西南進行的，但這項研究的下一個階段目前正在Levi's UTSW實驗室進行。