3000 多年来，按摩一直被用于治疗酸痛、受伤的肌肉，如今，许多运动员发誓要用按摩枪来恢复身体。但除了让人感觉良好之外，这些“机械疗法”真的能改善重伤后的伤口愈合吗？

根据哈佛大学 Wyss 生物启发工程研究所和约翰·A·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 研究人员的一项新研究，答案是肯定的。

该团队使用定制设计的机器人系统向小鼠腿部肌肉提供一致且可调节的压缩力，发现这种机械载荷 (ML) 可快速清除严重受伤肌肉组织中称为中性粒细胞的免疫细胞。这个过程还去除了肌肉中中性粒细胞释放的炎性细胞因子，增强了肌纤维再生的过程。该研究发表在《科学转化医学》上。

更细致的按摩枪

几年前，该团队开始探索机械疗法对小鼠受伤组织的影响，并发现它在两周内使肌肉再生速度加倍并减少了组织疤痕。对单独机械刺激可以促进再生和增强肌肉功能的想法感到兴奋，该团队决定更深入地探索该过程在体内的确切运作方式，并找出哪些参数可以最大限度地促进愈合。

他们与哈佛生物设计实验室的软体机器人专家合作，由 Wyss 副教员 Conor Walsh 博士领导，创建了一个小型设备，该设备使用传感器和执行器来监测和控制施加在鼠标肢体上的力。该设备能够精确控制施加的力的大小和频率等参数，从而能够以比手动方法更系统的方法来改善组织愈合。

一旦设备准备就绪，该团队就通过软硅胶尖端对老鼠的腿部肌肉施加力进行试验，并使用超声波来观察组织的反应。他们观察到肌肉承受了 10-40% 的应变，这证实了组织正在承受机械力。他们还使用这些超声成像数据来开发和验证一个计算模型，该模型可以预测不同载荷下的组织应变量。

对受伤的肌肉施加持续、重复的力量，持续 14 天。虽然接受治疗和未接受治疗的肌肉均显示受损肌纤维的数量减少，但减少更为明显，并且接受治疗的肌肉中纤维的横截面积更大，表明治疗导致更大的修复和力量恢复。治疗期间施加的力越大，受伤的肌肉变得越强壮，证实机械疗法可以改善受伤后的肌肉恢复。

驱逐中性粒细胞以促进再生

为了回答这个问题，科学家们进行了详细的生物学评估，分析了未经治疗与治疗肌肉中的各种炎症相关因素，称为细胞因子和趋化因子。机械疗法三天后，接受治疗的肌肉中的细胞因子子集显着降低，这些细胞因子与称为中性粒细胞的免疫细胞的运动有关，在炎症过程中发挥着许多作用。

接受治疗的肌肉组织中的中性粒细胞也比未接受治疗的肌肉少，这表明吸引它们的细胞因子减少导致中性粒细胞浸润减少。

该团队有一种预感，即机械疗法施加在肌肉上的力有效地将中性粒细胞和细胞因子从受伤组织中挤出。他们通过将荧光分子注入肌肉并观察到分子的运动在施加力时更显着，从而证实了这一理论，支持了它有助于冲洗肌肉组织的观点。

为了区分中性粒细胞及其相关细胞因子对再生肌肉纤维的影响，科学家们在体外进行了他们在先前已经生长中性粒细胞的培养基中培养肌肉祖细胞 (MPC) 的研究。他们发现 MPC 的数量增加了，但它们分化的速度降低了，这表明中性粒细胞分泌因子刺激了肌肉细胞的生长，但这些因子的长期存在会损害新细胞的产生。

众所周知，中性粒细胞可以杀死和清除病原体和受损组织，但在这项研究中，确定了它们对肌肉祖细胞行为的直接影响，虽然炎症反应对于愈合初期的再生很重要，但同样重要的是迅速解决炎症以使再生过程能够顺利进行。

研究人员发现 IIX 型纤维在健康肌肉和治疗后的肌肉中普遍存在，但未经治疗的受伤肌肉包含较少数量的 IIX 型纤维和增加数量的 IIA 型纤维。这种差异解释了经过处理的肌肉的纤维尺寸增大和产生更大的力，因为 IIX 纤维比 IIA 纤维产生更多的力。

该团队通过在受伤后第三天消耗小鼠中的中性粒细胞，来确定受伤肌肉中中性粒细胞存在的最佳时间。与未接受治疗的小鼠相比，接受治疗的小鼠肌肉显示出更大的纤维尺寸和更大的力量恢复，这证实了虽然中性粒细胞在损伤恢复的早期阶段是必需的，但尽早让它们离开损伤部位可以改善肌肉再生。

这些发现非常了不起，因为它们表明我们可以以无毒、非侵入性的方式影响人体免疫系统的功能，同时也是 SEAS 工程与应用科学教授 Paul A. Maeder 的 Walsh 说。其团队在开发用于诊断和治疗疾病的可穿戴技术方面经验丰富。这为开发外部机械干预提供了巨大的动力，以帮助加速和改善肌肉和组织的愈合，并有可能迅速应用于临床。

该团队正在继续通过实验室中的多个项目来调查这一研究领域。他们计划在较大的动物身上验证这种机械治疗方法，目的是能够测试其对人类的疗效。他们还希望在不同类型的损伤、与年龄相关的肌肉损失和肌肉性能增强方面进行测试。

机械疗法和免疫疗法领域很少相互影响，但这项工作证明了在研究和努力改善人类健康时考虑物理和生物因素是多么重要。

力学影响细胞和组织功能的想法在过去几十年里一直受到嘲笑，虽然科学家们在接受这一事实方面取得了很大进展，但我们仍然对这一过程在器官水平上的实际运作知之甚少。

这项研究揭示了机械生物学和免疫学之间以前未知的相互作用类型，这对肌肉组织愈合至关重要，此外还描述了一种新形式的机械疗法，它可能与化学或基因疗法一样有效，但更简单，侵入性更小。