镁离子通过促进PGE2 分泌调控成纤维细胞-肌成纤维细胞转分化抑制ACL重建术后肌腱移植物纤维化

前交叉韧带（ACL）重建术后肌腱移植物的韧带化过程中，过度纤维化会严重影响愈合质量。中山大学研究团队发现，TGF-β1 通过促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转分化导致胶原紊乱，而镁离子（Mg2+ ）可上调巨噬细胞分泌前列腺素E2 （PGE2 ）逆转这一过程。该研究为ACL术后肌腱移植物韧带化调控提供了新策略，成果发表于《Bioactive Materials》。

　　

前交叉韧带（ACL）损伤是常见的运动损伤，重建手术虽能恢复膝关节稳定性，但移植肌腱的"韧带化"过程常伴随纤维化瘢痕形成，导致胶原排列紊乱和力学性能下降。这一难题的核心在于：为何移植肌腱会从强韧的I型胶原主导结构，退化为III型胶原富集的瘢痕组织？中山大学的研究团队通过系列实验揭开了这一谜团。

研究发现，移植肌腱在术后早期经历"三重打击"：缺血导致的细胞坏死释放TGF-β₁
（转化生长因子-β₁
），激活残留成纤维细胞转化为收缩性更强的肌成纤维细胞（α-SMA阳性），进而过度合成III型胶原。这种恶性循环使得术后4周时，肌腱移植物中纤细的III型胶原占比激增60%，胶原纤维直径从术前的90-210nm锐减至60-75nm，直接导致移植物抗拉强度下降50%。

研究团队创新性地发现镁离子的"双刃剑"作用：虽然不能直接阻断TGF-β₁
/Smad信号通路，但能刺激巨噬细胞分泌PGE₂
（前列腺素E₂
）。这种脂质介质通过EP2/EP4受体，将已转化的肌成纤维细胞"打回原形"，使III型胶原占比从38%降至22%。更妙的是，镁离子还促进I型胶原再生，形成直径达120nm的粗大纤维束。

技术方法上，研究采用大鼠ACL重建模型，通过RNA测序分析差异基因；利用免疫荧光和Western blot检测α-SMA、COL1A1、COL3A1表达；通过透射电镜观察胶原纤维直径分布；结合步态分析和生物力学测试评估功能恢复。

关键结果包括：

1. 韧带化伴随功能减退：术后4周细胞密度达峰值时，胶原取向指数最低（下降40%），步态参数显著恶化。
2. PGE₂
   的抗纤维化作用：500nM PGE₂
   处理使TGF-β₁
   诱导的α-SMA表达降低2.3倍。
3. 镁离子的间接调控：5mM Mg²⁺
   使巨噬细胞PGE₂
   分泌量提升4倍，但直接处理成纤维细胞会反常促进胶原合成。
4. 体内验证：镁离子水凝胶治疗组术后8周失败载荷提高85%，韧带特征基因COMP表达提升3倍。

这项研究首次阐明镁-PGE₂
轴在肌腱韧带化中的调控作用，为临床ACL重建提供了新思路：既可开发含镁内固定材料，也能设计缓释PGE₂
的水凝胶。但需注意种属差异——大鼠肌腱重塑速度是人类的6-8倍，未来需优化镁离子释放动力学以适应人体需求。研究也留下悬念：为何镁离子直接处理成纤维细胞会"助纣为虐"促进纤维化？这提示微环境时空调控的重要性，为后续研究指明方向。