最近发现的分子可能为修复肌腱提供新的途径
对许多人来说,这是一个再熟悉不过的场景。你扭伤了脚踝或者扭伤了膝盖。如果你是成年人,最初的疼痛之后是漫长的恢复之路,撕裂的韧带或肌腱不可能完全恢复力量。
这是因为成人的肌腱和韧带细胞很少产生胶原蛋白这种纤维蛋白用于构建新的肌腱和韧带组织。物理治疗和手术都有帮助,但对许多人来说,可能总是有一种挥之不去的创伤在提醒着他们。
但如果医生能让受伤的肌腱自我再生,恢复到原来的强度呢?沿着这些路线的解决方案可能来自一个不太可能的、有羽毛的来源。伯克利实验室的科学家们发现了一种指导肌腱和韧带形成的分子。他们在鸡胚胎中发现了它。
这种分子与肌腱细胞的外层脂质膜结合,并允许肌腱细胞向其他细胞发出它们存在的信号。这种分子的作用是协调生长和胶原蛋白的产生。在鸡胚胎中,密集的肌腱细胞生长板一起工作,旋转出胶原蛋白并编织新的肌腱,这基本上是一条胶原蛋白绳。越多的细胞相互传递信号,产生的胶原蛋白就越多。
表达这种信号分子的蛋白质成分的基因在动物中高度保守,这意味着类似的分子在发育中的人类中执行相同的肌腱构建工作。
“还需要更多的研究,但我们最初的实验表明,这种蛋白质磷脂分子可以用于患有糖尿病的成年人肌腱损伤领导这项研究的生物学家、伯克利实验室生命科学部的理查德·施瓦茨(Richard Schwarz)说。
施瓦茨研究鸡是因为它们是制造肌腱的明星。鸡胚胎在孵化前11天开始长出肌腱,它们来到这个世界,随时准备四处觅食。
“它们的肌腱生长过程非常快,”施瓦茨说。
这个过程在人类身上远没有这么快,但原理是一样的。当我们生长时,生长板中的肌腱细胞密集地聚集在一起,这是产生胶原蛋白的完美条件。然而,在成人中,生长板后退,少数剩余的肌腱细胞处于低细胞密度。它们产生足够的胶原蛋白来维持肌腱,但不足以修复受伤的肌腱。
施瓦茨说:“对成年人来说,肌腱修复更像修补袜子——足够,但不像新的。”
施瓦茨的想法是重新激发发生在胚胎发生和整个儿童时期的肌腱形成能力。
“如果我们能把这种生长因子加回来,那么我们就能让肌腱细胞相信它们再次处于高密度状态,并使它们重新形成生长板,”施瓦茨说。
在细胞培养上的初步实验被证明是有希望的,但施瓦茨说还需要更多的研究。例如,需要在体内测试的一个大问题是,是否可以通过注射肌腱细胞密度信号,驱动成肌腱形成新的生长板,并以更强、更快的方式愈合肌腱或韧带。