《科学》子刊：按摩加快肌肉修复的原因找到了！科学家首次发现，按摩能 “挤出”肌肉里的中性粒细胞，促进...
久坐的白领，持续运动导致肌肉紧张的跑者，都会想到用按摩来缓解肌肉疲劳。按摩的神奇功效早已深入人心，除了缓解疼痛和放松肌肉紧张带来舒适的主观感受之外，按摩是否真的可以客观上促进肌肉组织的修复再生呢？
来自哈佛大学的David J. Mooney团队通过一系列有趣且严谨的实验得到了肯定的答案。
他们采用小鼠胫骨前肌肌肉损伤模型，利用可控制按摩力度大小的自动按摩设备给小鼠损伤的肌肉部位进行按摩，发现和对照组相比，按摩组小鼠肌肉再生能力增强，主要表现为纤维化面积减小、肌纤维变粗且肌肉收缩力更强。这一按摩治疗的促肌肉再生过程是通过中性粒细胞的及时清除来实现的。
这项研究成果近日发表在顶级转化医学期刊《科学·转化医学》上[1]。
论文首页截图
研究者首先建立了一套机器辅助设备用来给小鼠按摩，这套设备主要包括一个电磁驱动器（按摩力的来源）、一个硅胶传感器（监测力的大小）、一个固定小鼠肢体的支架（维持小鼠肢体位置）以及一个超声探头（检测组织形变大小），且这套设备具有反馈调节和量化按摩力度大小的能力，作为一个按摩设备，可以说是非常的智能了。
小鼠按摩设备搭建及评估
设备搭建好了，然后开始造模。研究者给小鼠胫骨前肌肉内注射肌肉毒素，6天后再用手术结扎血管的方式给予小鼠缺血再灌注损伤，模拟了一个严重肌肉损伤的疾病状态。
接下来，研究者需要选择合适的按摩参数来对小鼠进行治疗实验，按摩力度太小肯定没效果，按摩力度太大可能对皮肤或肌肉组织造成损伤。研究者根据既往相关研究的参数，选用了三个合适的、不同大小的按摩力度来进行实验，分别为0.15 N，0.3 N, 0.6 N，每天按摩两次，每次5分钟，从造模后1天开始一共治疗2周。2周后取胫骨前肌进行病理或功能检测。
按摩能促进小鼠肌肉损伤后的修复再生
从病理层面可以看到，按摩后小鼠肌肉的纤维化程度显著降低、受损伤肌纤维的百分比显著降低。同时，肌纤维横截面积的比较显示，较不按摩组相比，按摩组肌纤维更粗。说明按摩确实对肌肉损伤后的修复有用！
肌肉的组织层面确实看起来修复的更好了，那肌肉的功能是否也有所恢复呢？
接着研究者将分离下来的胫骨前肌用电刺激诱导肌肉收缩，同时检测肌肉收缩力，发现按摩后肌肉收缩力更强了。说明按摩对肌肉损伤后的修复作用在功能层面也得了证实。
按摩能促进小鼠肌肉损伤后肌肉收缩力的恢复
现象明确了，接下来研究者想探讨为什么按摩可以加快肌肉损伤后的修复。因为肌肉损伤后的免疫反应和肌肉再生密切相关[2]，因此研究者将机制探索的方向聚焦在了免疫反应上。
由于3组不同大小的按摩力度得到的治疗效果基本一致，因此机制探索过程中研究者仅采用0.3 N组作为按摩治疗组。
研究者首先检测了肌肉组织中的细胞因子和趋化因子的含量。他们将按摩组和对照组治疗至第3天、7天、14天的胫骨前肌取出，提取蛋白后用细胞因子抗体芯片检测了111种细胞因子和趋化因子的相对含量。通过比较发现，大多数细胞因子在按摩组治疗第3天较对照组显著降低，而在第7天和第14天在两组间差别不大。
按摩治疗第3天显著变化的细胞因子和趋化因子
细胞因子和趋化因子的改变可能来自于免疫细胞谱的改变或细胞分泌状态的改变。
研究者首先用流式细胞术检测了两组各类免疫细胞比例，结果显示，白细胞、单核/巨噬细胞、树突细胞、CD4+T细胞在两组间均没有差异，只有中性粒细胞在第3天时在两组间有显著差异，此时，较对照组相比，按摩组中性粒细胞显著减少。
这些结果表明，中性粒细胞的清除可能是细胞因子和趋化因子减少的原因，且可能在按摩治疗肌肉再生修复过程中扮演重要角色。
按摩组治疗第3天中性粒细胞数量显著减少
为了探究中性粒细胞在肌肉再生修复中的作用，研究者用培养过中性粒细胞的培养基上清（NeutCM）来培养肌肉祖细胞（MPC），检测中性粒细胞的分泌因子对肌肉祖细胞的增殖和分化（肌肉再生的主要细胞过程）是否有影响。
结果表明，与对照组相比，NeutCM能促进MPC的增殖，但严重阻碍了MPC向成熟肌细胞的分化。
也就是说，中性粒细胞分泌因子刺激MPC的增殖，但这些因子的长期存在会损害肌生成。因此，及时地清除中性粒细胞，不让中性粒细胞及其分泌因子过久的停留是有利于肌生成的，即可促进肌肉再生。
中性粒细胞分泌因子促MPC增殖，抑制MPC分化
同样，与上述中性粒细胞体外实验结果一致，小鼠体内实验结果也显示，按摩增加了MPC分化标志物（MyoD、Desmin）的表达，但并没有增加Pax7+MPC的数量。说明按摩促进了MPC的分化。
那么按摩影响了肌细胞分化和肌生成的过程的哪些方面呢？
研究者对肌纤维的组成类型进行了比较，发现肌肉损伤后与不按摩组相比，按摩组IIX纤维比例增加，IIA型纤维比例降低，基本恢复到了未损伤的水平。而既往研究表明，IIX型纤维含量越高，IIA型纤维含量越低，则纤维越粗，产生的力越大[3, 4]。
不同类型的肌纤维组成比例比较
以上结果说明，按摩通过促进肌纤维类型的成熟化来影响肌生成过程。
最后，研究者用Ly6G抗体消除中性粒细胞模拟按摩治疗过程中中性粒细胞减少的情况，并与按摩治疗进行比较，发现肌肉损伤后两种治疗方式都能促进肌肉再生。进一步证实按摩通过及时清除中性粒细胞来促进肌肉再生的机制。
利用Ly6G抗体消除中性粒细胞也可以促进肌肉严重损伤后的再生
综合上述结果，该研究表明按摩可以及时清除损伤肌肉中的中性粒细胞，减少中性粒细胞相关分泌因子对肌肉祖细胞分化的抑制作用，通过改变肌纤维成熟类型促进肌生成，从而促进肌肉再生。
免疫调节是一把“双刃剑”，完全抑制炎症导致组织修复无法启动，而炎症的持续存在又不利于组织修复[2, 5]。这项研究很好的阐明了免疫反应在肌肉损伤后再生过程中的利和弊，为更精确的在时空上调控免疫反应促进组织再生奠定了基础。
同时，该研究也为按摩疗法正名，证明了其对肌肉再生的促进作用，为再生医学的工具箱又增添了一大利器。值得一提的是，与再生医学中普遍研究的基于药物或生物的治疗方法相比，按摩这一非侵入性的治疗方法的临床转化显然更容易。
这项研究以局部免疫微环境为切入点，首次探讨了按摩在严重肌肉损伤中的治疗作用，建立了一个机械疗法和免疫疗法的交叉视角。未来单独或联合使用机械疗法和免疫疗法有望治疗严重肌肉损伤或需要促进肌肉再生同时患有慢性炎症（包括特发性炎症性肌病、癌症相关恶病质和衰老相关肌减少症等）的患者。
参考资料：
1. Seo, B.R., et al., Skeletal muscle regeneration with robotic actuation-mediated clearance of neutrophils. Sci Transl Med, 2021. 13(614): p. eabe8868.
2. Tidball, J.G., Regulation of muscle growth and regeneration by the immune system. Nat Rev Immunol, 2017. 17(3): p. 165-178.
3. Kammoun, M., et al., A simplified immunohistochemical classification of skeletal muscle fibres in mouse. Eur J Histochem, 2014. 58(2): p. 2254.
4. Arany, Z., et al., The transcriptional coactivator PGC-1beta drives the formation of oxidative type IIX fibers in skeletal muscle. Cell Metab, 2007. 5(1): p. 35-46.
5. Pizza, F.X., et al., Neutrophils contribute to muscle injury and impair its resolution after lengthening contractions in mice. J Physiol, 2005. 562(Pt 3): p. 899-913.
责任编辑 | 代丝雨