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2020年03月28日 星期六

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揭开改变再生环境的奥秘

  □ 李晓疆

  17岁的魏珊(化名)在三年前因为意外事故,损伤了左腿大腿骨骨骺,导致左腿生长缓慢,较右腿短了6cm,并伴有关节外翻畸形。在多次求医未果后,她遇到了北京骨外固定研究所所长夏和桃。夏和桃依据组织再生学原理,运用组织再生与优化控制技术为她进行了肢体再生手术。手术四个月后,她的双腿实现了等长并逐步恢复了功能。魏珊坦言,扔掉拐杖犹如长出了翅膀,终于可以重新翱翔在自己梦想的生活之中了。

  魏珊的情况,在以往是难以救治的。但随着组织再生与优化控制技术的发展,在应力方面的控制应用,目前此类难题已被攻克。夏和桃介绍,经过研究发现,在对应力进行影响后,受损伤的骨骼在应力所营造的特定环境中,可连续性恢复,并精准地进行基因程序配合,调节骨组织、软骨组织、血管等生成和重塑,从而最终重新获得骨原组织的结构、强度和性能。

  “我就是根据患者的实际情况,依据骨折愈合机理,塑造了适合其组织再生的特定环境,诱导刺激因子作用于靶细胞,最终实现了患者的康复。”夏和桃说。

  攻克应力再生难题

  要想实现组织再生,有三个必要的条件:靶细胞、刺激因子以及特定环境。在组织再生学原理中,靶细胞与刺激因子是人体本身就具有的,只是需要特定环境来诱导。而一直以来,特定环境一直是组织再生难以实现的关键性因素,阻碍着组织再生的发展。“但目前,我们攻克了这一难题。”夏和桃介绍,在组织再生学界,应力被称为再生的灵魂。“我们经过多年的研究发现,通过对应力的影响,最终能够营造出我们所需要的组织再生的特定环境。”

  夏和桃介绍,应力再生(Stress regeneration)是张应力组织再生、生物力学、力学生物学与骨外固定器应用以及组织再生与优化控制技术实践对应力再生临床观察的合称。应力再生,可追溯到19世纪 Wilhelm Roux提出的关于骨折愈合“功能适应性”的理论,而21世纪“力学生物学”概念,使组织再生的相关理论发生重大变革。

  夏和桃团队在研究中发现,从组织再生与优化控制技术的大量临床实践来看,应力影响骨折愈合、骨段再生、肢体再生和畸形矫正的骨再生生物学过程。因此,视应力为再生的“灵魂”并不夸张。而且可以与再生控制结合应用,成为临床医生驾驭骨再生生物学过程的一种简便有效的技术手段和控制理论。夏和桃介绍,“目前学界了解到的可以影响应力的有三大方面,其一是骨折愈合机理,其二是张应力再生,第三也是最新的力学生物学理论。这三点的共同作用在影响应力,营造特定环境,进而实现组织再生”。

  张应力刺激实现再生

  在改变应力,影响再生中,张应力有着明显的刺激作用。研究表明,机械缓慢而有规则的牵引活组织所形成的张应力,能刺激和维持某些组织的生长活性,引起组织新陈代谢活跃,从而促成其增殖和生物合成功能加强。

  夏和桃介绍,依据张应力再生理论及技术原则,目前在临床实践中已经获得了成功,提高了组织再生的质量,大幅度减少了骨不连等并发症的发生,一定程度上消除了人们对“骨痂再生”机理的生物学“潜在”担忧。验证了肢体组织在适宜的力学生物学环境下再生潜能及应用价值,使以往常常发生的新骨生长迟延、骨不连等并发症大幅度降低。

  此外,夏和桃团队在研究中发现,在张应力刺激下,不仅是骨组织,包括神经、血管、肌肉组织在内的其他组织也呈现出了与骨细胞表现类似的细胞分裂与再生的生物学过程。即使原本认为正常成年人不再分裂、再生的横纹肌细胞,在缓慢牵拉中也出现星状细胞的增殖,继而分化裂为成肌干细胞,并最终形成新的肌肉组织;缓慢的神经牵拉延长过程中, 神经髓壳细胞也可以分泌髓核蛋白,促进神经组织的再生。由此可见,在张应力的作用下,组织再生已经有了长足的发展,并实现了组织再生中特定环境的突破。

  力学生物学带来的新机遇

  组织再生与优化控制技术之所以能够取得突破,除了在继承了骨折愈合机理以及张应力再生理论外,更得益于力学生物学所带来的新思维。“随着细胞和分子生物学的发展,生物力学的研究已从器官、组织水平深入到细胞、分子、基因、信号水平。由此产生了一门新兴的交叉学科——力学生物学。”据夏和桃介绍,,力学生物学研究的是功能能否决定形状,通过检测骨中的应力以对骨的形态学作出解释,即能否通过应力刺激干预或促进骨的再生与强度。这一学科的出现,对组织再生起到了极大的推动作用。

  “生命运动都是在一定的力学环境中进行的,因而物体的结构、功能、生长都是和它们所处的力学环境密切相关。如果缺少力学环境,再生的细胞或组织可能只有形态而没有功能。”夏和桃如是说。

  魏珊之所以能够重获健康,就是得益于组织再生与优化控制技术根据她的情况,结合了张应力以及力学生物学的原理,为其量身营造的改变应力的特定环境促进了组织再生的进行。当然肢体恢复并非一蹴而就的瞬间,而是动态的阶段,因此对于再生而言,控制就显得尤为重要了……

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