经皮针筋膜切开术联合拉伸通过调控TGF-β1/Smad通路改善大鼠早期骨骼肌纤维化的机制研究

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：Mechanistic effects of percutaneous needle fasciotomy combined with stretching on early-stage skeletal muscle fibrosis in rats: focus on the TGF-β1/Smad signaling pathway

本研究针对制动引起的早期骨骼肌纤维化治疗难题，探讨了经皮针筋膜切开术(PNF)联合拉伸(Str)的治疗效果及机制。研究人员通过建立大鼠腓肠肌纤维化模型，发现PNF+Str组合能显著改善关节活动度(ROM)、握力及肌肉收缩力，并有效降低胶原沉积。机制研究表明，该疗法通过下调TGF-β1、Smad2/3表达并上调Smad7和IFN-γ，抑制TGF-β1/Smad信号通路活性。该研究为临床非手术治疗骨骼肌纤维化提供了新的理论依据和实践方案。

　　

当我们长时间保持一个姿势不动，比如打着石膏固定伤处，或者久坐办公缺乏运动，肌肉会悄悄发生一些不好的变化——它们会逐渐被僵硬的纤维组织所替代，这个过程在医学上称为骨骼肌纤维化。它不仅导致肌肉僵硬、无力，还会引起疼痛和活动受限，严重影响生活质量。目前，临床上常采用拉伸、针灸等非手术方法进行治疗，但效果有限。经皮针筋膜切开术(Percutaneous Needle Fasciotomy, PNF)作为一种微创治疗技术，在治疗掌腱膜挛缩等疾病中显示出良好效果，但其对骨骼肌纤维化的作用机制尚不明确。

在这项发表于《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》的研究中，张翰等研究人员旨在探究PNF联合拉伸对早期骨骼肌纤维化的治疗效果，并重点研究其是否通过调节TGF-β1/Smad信号通路发挥作用。TGF-β1/Smad通路是纤维化过程中的关键信号通路，其中TGF-β1(转化生长因子-β1)作为强效的促纤维化细胞因子，能够激活Smad2和Smad3蛋白，进而促进细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)过度沉积，导致纤维化。而Smad7作为该通路的负向调控因子，IFN-γ(干扰素-γ)也能通过STAT1抑制该通路活性。

为了开展这项研究，研究人员将24只雄性Wistar大鼠随机分为4组：对照组、制动组(imm)、针灸+拉伸组(imm+Apu+Str)和PNF+拉伸组(imm+PNF+Str)。通过4周踝关节制动建立腓肠肌纤维化模型后，干预组分别接受PNF（使用0.35毫米×25毫米的PNF针）或针灸（使用相同规格的针灸针）治疗，并配合为期7天的每日被动拉伸（3牛背屈力）。研究主要采用了功能测试（关节活动度、后肢握力、肌肉收缩力）、组织学评估（Masson染色、免疫荧光）以及分子生物学分析（实时荧光定量PCR、Western blot）等关键技术方法，其中动物模型来源于北京维通利华实验动物技术有限公司。

肌肉功能测试结果显示，与制动组相比，PNF+Str组在所有功能参数上均表现出显著改善，包括关节活动度(ROM)、后肢握力、单收缩力和强直收缩力（所有P<0.01至P<0.001）。而针灸+Str干预仅显著改善了关节活动度(P<0.001)，对肌力和收缩力的改善无统计学意义。值得注意的是，PNF+Str组的功能恢复效果显著优于针灸+Str组，特别是在踝关节活动度、单收缩力和强直收缩力方面(P<0.01至P<0.001)。

肌肉重量和长度测量表明，与对照组相比，制动组的腓肠肌长度和重量均发生显著改变（所有P<0.001）。PNF+Str组在肌肉长度和重量方面均较制动组有显著恢复(P<0.05)，而针灸+Str干预仅对肌肉重量有显著改善(P<0.05)，对肌肉长度无显著影响。PNF+Str组在恢复肌肉长度方面的效果显著优于针灸+Str组。

Masson染色分析显示，对照组肌纤维排列整齐，而制动组腓肠肌结构松散、破碎，肌间隙增宽，周围有大量蓝色染色的胶原纤维。与制动组相比，PNF+Str组和针灸+Str组的肌间隙均减小，肌纤维更整齐、更细。值得注意的是，PNF+Str组的骨骼肌纤维排列更整齐，蓝色染色的胶原沉积更少。制动组的肌肉纤维横截面积(Cross-Sectional Area, CSA)显著减小，胶原体积分数(Collagen Volume Fraction, CVF%)显著增加（所有P<0.001）。PNF+Str和针灸+Str干预均显著改善了CSA(P<0.01, P<0.001)，但只有PNF+Str治疗导致CVF%较制动组显著降低(P<0.01)，而针灸+Str组的变化无统计学意义。

免疫荧光检测发现，与对照组相比，制动组胶原I和III的平均荧光强度显著升高（所有P<0.001）。两个干预组的胶原I表达均低于制动组，其中PNF+Str组的降低更显著(P<0.001)。同样，制动组的胶原III强度显著高于对照组(P<0.001)。虽然两个干预组均显示胶原III表达降低，但仅PNF+Str组的降低具有统计学意义(P<0.01)，针灸+Str组的降低未达到统计学显著性。

实时荧光定量PCR分析表明，与对照组相比，制动组TGF-β1、Smad2和Smad3的mRNA水平显著升高（所有P<0.001），α-SMA表达也增加(P<0.01)。与制动组相比，PNF+Str组TGF-β1表达显著降低(P<0.01)，Smad2、Smad3和α-SMA表达显著降低（所有P<0.001）。针灸+Str组TGF-β1表达无显著变化，Smad2(P<0.05)、Smad3(P<0.05)和α-SMA(P<0.01)表达水平较低。制动组Smad7和IFN-γ mRNA水平显著低于对照组（均P<0.001）。虽然PNF+Str恢复了这两个标志物的水平（均P<0.001），但针灸+Str仅提高了IFN-γ水平(P<0.001)。值得注意的是，PNF+Str在上调Smad7(P<0.001)和IFN-γ(P<0.01)表达方面优于针灸+Str。

Western blot分析验证，制动组TGF-β1、Smad2、Smad3和α-SMA的蛋白表达显著高于对照组（所有P<0.001）。与制动组相比，PNF+Str组TGF-β1、Smad2和Smad3表达显著降低（所有P<0.001），α-SMA表达降低(P<0.01)，而针灸+Str组TGF-β1(P<0.001)、Smad2(P<0.05)、Smad3(P<0.01)和α-SMA(P<0.01)表达显著降低，Smad7表达无显著变化。值得注意的是，PNF+Str组对TGF-β1(P<0.05)、Smad2(P<0.01)和Smad3(P<0.001)表达的抑制作用优于针灸+Str组。与对照组相比，制动组Smad7和IFN-γ蛋白表达显著降低（所有P<0.001）。与制动组相比，PNF+Str组Smad7(P<0.001)和IFN-γ(P<0.01)表达显著升高，而针灸+Str组Smad7表达显著升高(P<0.01)，IFN-γ表达与针灸+Str组相比有显著差异(P<0.05)。

该研究的结论表明，PNF联合拉伸干预能有效改善制动诱导的早期骨骼肌纤维化，其作用机制与调节异常表达的TGF-β1/Smad信号通路有关。具体来说，该联合疗法能显著改善肌肉功能参数，减少胶原沉积，并通过下调TGF-β1、Smad2、Smad3和α-SMA的表达，同时上调Smad7和IFN-γ的表达，从而抑制TGF-β1/Smad信号通路的活性。

值得注意的是，PNF+Str干预在改善肌肉功能、减少纤维化以及调节TGF-β1/Smad通路标志物方面均优于针灸+Str干预。这表明PNF针的扁平刀片设计能够更有效地释放筋膜挛缩，从而更好地缓解肌肉纤维化。虽然该研究未检测p-Smad2/3（Smad2/3的磷酸化形式）这一通路活性的直接标志物，但TGF-β1、Smad2/3、Smad7和下游效应因子α-SMA的协调调控，为PNF+Str通过抑制TGF-β1/Smad通路发挥抗纤维化作用提供了有力的间接证据。

这项研究的意义在于，它不仅证实了PNF联合拉伸对早期骨骼肌纤维化的治疗价值，还初步揭示了其分子作用机制，为临床开发非手术治疗骨骼肌纤维化的新策略提供了重要的实验依据。然而，研究人员也指出该研究存在一定局限性，如未设置PNF或拉伸单独治疗组，因此无法统计区分两者是叠加还是协同作用；未来研究需要纳入必要的因子设计来明确阐明它们的相互作用。此外，延长造模持续时间或优化造模技术，将有助于更全面地观察不同干预措施对纤维化进程的影响。