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科学家用猪肉细胞令肌肉重生

2012-10-25 07:52 来源:三九健康网 

罗恩·斯特朗中士至今记得,那个星期天是复活节。他和一队战友在阿富汗赫尔曼德省的一条公路上巡视,突然一颗炸弹在附近爆炸了。一同受伤的有十个美国和阿富汗军人,而斯特朗是其中伤势最严重的。他被输了42包血,又被直升机送到了德国,在沃尔特里德陆军医疗中心治疗了一个多月。

尽管幸运地保住了双腿,但斯特朗的左大腿上已被弹片剜去了一大块皮肉,那里曾是四头肌所在的部位。回到家后,这位健壮的前海军陆战队员只能很别扭地走路,跑步则成了幻想。“经过几个月的理疗,我总算可以向后踢腿,却没法把腿往前送,因为剩下的一点肌肉根本不够用。”由于走路时总是偏向右半侧,斯特朗所有的肢体都向一边扭,膝盖、背臀、脖子总是疼。“我最擅长的事变成了摔跤。”

但这都是两年前的事了。如今,斯特朗能自如地走路,在跑步机上锻炼。他还准备找个警察的职位,也算是军队生活的一种延续。“如果你仔细看,会发现我走路有点跛,但所有人都想不到我还能恢复成这样。”

从猪肉到肌肉

人们还想不到的是,帮助斯特朗的是从猪身上取下来的一块薄片。

这块薄片,叫做细胞外基质(Extracellular matrix)。它是由细胞制造出来的物质,可以说是动物身上的建筑材料,所有的器官和组织都是靠它来支撑。多年以来,科学家一直以为它的作用就是用来固定器官。直到有人发现细胞外基质还有一种功能:对身体发出信号,让某些器官或组织生长和自我修复。而且,从别的动物身上取来的细胞外基质,发出的信号照样能让人体听从。

修复斯特朗的腿部用的正是细胞外基质。他是第一批接受这种新疗法的80名伤兵之一。这项试验疗法是由美国国防部技术转移办公室拨款的,在临床试验成功之后,许多美国普通市民也能受惠。

匹兹堡大学医学院的外科医生彼得·鲁宾是这项技术研究的带头人。去年秋天,鲁宾将斯特朗大腿上的伤疤全部切除,然后将一张羊皮纸薄厚的动物组织缝在了仅存的一点肌肉上。这张东西就是从猪膀胱上取出来的细胞外基质,它主要由胶原蛋白和其他蛋白质构成。在缝合之前,研究者先将细胞外基质上的所有活细胞都剥除了,只剩一个错综复杂的立体蛋白质网架。这样,人体对它的排斥程度可以降到最低。

很快,斯特朗的身体开始分解这块基质,与此同时,基质向斯特朗的身体发出了一系列信号,将干细胞都召集过来,让它们开始构建肌肉细胞。尽管事先剥除了活细胞,但这块基质还是引发了人体免疫系统的一些反应,不过这是有好处的。

“其实,你需要免疫系统发现这个东西。”研究的另一带头人,斯蒂芬·巴迪拉克教授解释,“人体会说‘这玩意不是我身上的!但它告诉我应该做些修复重建工作,最好还是听一听。’”于是,人体在基质的激发下开始自我修复了。

细胞外基质发挥作用有个条件:得和健康的肌体组织直接接触。这就是切除斯特朗的伤疤的原因。因为伤疤组织没法接通任何血管和细胞源。一旦缝合到了肌肉上,基质便可以跟随肌肉的运动伸展收缩。做完手术第二天,当斯特朗开始做理疗康复时,这块组织会感受到机械运动的重负,然后意识到它应该变出一块肌肉,而不是其他什么。

指挥人体进行修复重建

“我们在试着与自然合作,而不是对抗它。”巴迪拉克教授是细胞外基质应用上的先锋,早在二十几年前就开始研究这种物质了。当时他在普渡大学生物医学工程研究室。一次,在研究人造心脏的时候,他需要将血液从身体的一侧运送到另一侧,但巴迪拉克并不想用人造材质的输送管,因为那样可能会引发血栓。

“我开始琢磨,有什么生物组织长得像管子呢?”他回忆,“肠子!”于是,他将实验室里一只名叫洛奇的狗麻醉了,将心脏附近的主动脉换成了它身上的一截小肠。(巴迪拉克承认,这种试验放到今天肯定是很难被批准的。)

第二天上班前,他已经对最坏的结果做好了思想准备。但推开实验室的门时,洛奇居然在笼子里站了起来,摇着尾巴要早餐吃。“这真是太酷了!”

他们随后对洛奇进行了检查,发现在这段时间里,那截肠子已经驱除了构成肠道用的细胞,转而获得了用于构造血管的细胞。也就是说,它已经自动转换成了血管。“后来我们慢慢发现,这里面起了决定性作用的就是肠子的细胞外基质。”

其实,从猪、羊和其他动物上提取细胞外基质,用来治疗肩肌腱损伤、疝气和其他人体损伤,这种疗法二十年前就开始应用了。“但人们只是把它当作一种固定东西的网状物,并没有意识到它还能指挥人体进行修复重建,而我们是第一个想到的。”巴迪拉克非常自豪。

最初签订治疗合同时,斯特朗是疑心重重的,“医生们向我描述着即将进行的治疗,我觉得就像在听科幻小说。”但他有着强烈的康复意愿,而且身体状况也符合手术要求:这种疗法需要病人还有一些肌肉残留,以及没有被破坏的神经,不然缝再多细胞外基质也没用。

手术后不久,他已经开始大踏步走路了。“我可以弯曲膝盖,把腿往前轻轻一踢,靠着重力和惯性,接下来的动作自然而然就完成了。”手术两周后,斯特朗已经可以跟朋友去森林里打猎了。随着细胞外基质的分解吸收,斯特朗的进展速度开始下降,但他一直都在进步。尽管他的左大腿上仍有个怪异的大坑,但这正好清晰地展示了,只需要一小片新肌肉,人的腿就能重新运作。

医生们对斯特朗和其他人的恢复状况也很满意。“当然,我们让他别抱过高的期望。这并不是魔术,不能帮他把整条腿都长回来。但他肯定会有改进,可以做以前做不到的事。”尽管这种疗法仍在试验发展阶段,但它无疑给成千上万名伤兵带来了希望。他们在战场上失去了四肢上的大部分肌肉,在过去,最好的治疗方法只有截肢。

这个疗法同样能解决一些别的问题。“比如,以前去拥挤的餐厅或公共场所,我总得花很长时间规划,找一个离出口近的地方坐。因为我行动太慢了,一旦发生什么紧急情况,我得来得及逃出去。这事困扰了我很久。”斯特朗笑着回忆,“如今,我可以想坐哪儿就坐哪儿了。”