北京白癜风正规医院 http://baidianfeng.39.net/ 不同的镁离子递送策略对大鼠股骨缺损创伤修复的影响。a)镁离子交联海藻酸盐水凝胶于骨创伤后实时注射，因此镁离子释放仅限制于创伤后首星期；b）显微CT影像及三维重建图像显示未植入材料，植入海藻酸盐水凝胶，或镁离子交联海藻酸盐水凝胶后56日的骨缺损区情况；c）镁离子交联海藻酸盐水凝胶于骨创伤后实时及第七日两次注射，实现镁离子于创伤后首两星期的持续递送；d）显微CT影像及三维重建图像显示植入术后56日的骨缺损区情况
(原新闻稿已于9月7日发布)
香港大学李嘉诚医学院（港大医学院）的最新研究发现，镁离子（Mg2+）通过暂时性受体电位通道M7（TRPM7）激酶介导，激发了巨噬细胞的特定免疫反应，在成骨过程中扮演关键的角色。这项发现揭开了镁离子等二价金属阳离子促成骨骼愈合的机制，有利于研发治疗骨折甚或骨质疏松更有效的方法，以及新一代骨科生物医学材料。相关研究成果已经于《自然通讯》发表（按此浏览期刊文章）。
研究背景
骨骼组织具备受伤后自我修复和再生能力，可是愈合过程耗时甚长，而且难以完全恢复骨骼组织在受伤前的结构和力学特性。在骨骼组织中，镁离子作为一种重要的微量矿物质元素，因此医学研究就镁离子在细胞新陈代谢、促进成骨的作用已有广泛报导，但在复杂的骨折愈合过程中（包括骨骼组织炎症反应、骨骼重建及重塑等阶段），镁离子的角色尚未得到有系统的剖析。有部分研究者认为，镁合金溶解后的衍生物可以刺激骨骼组织再生；因此在骨科生物医学材料研发上，镁合金被视为可取代钛合金之类的不降解金属植入体。可是亦有报道指出，镁合金植入体在降解过程中释放大量镁离子，对骨骼组织造成严重损伤。这些截然相反的研究结果，反映医学界对于镁离子在骨骼愈合过程中所扮演的角色，所知仍然有限，尚待进一步研究。
另外，生物学研究发现单核巨噬细胞体系在外界刺激下，可通过调控体内微环境，影响骨骼的代谢平衡。因此近年来，不少研究学者认为单核巨噬细胞在骨骼再生和生物材料引发的早期急性炎症反应中，扮演至关重要的角色。因此研究团队模拟了由单核巨噬细胞在骨折修复中所引发的多种免疫反应场景，在不同阶段导入了镁离子作为治疗。研究发现在骨骼愈合的不同阶段，可透过适度调整镁离子的浓度，来控制骨骼再生的速度和质素。
研究模型的设计及研究结果
研究团队选用大鼠股骨缺损模型开展此项研究。在不同的骨骼修复阶段中，研究人员把可释放镁离子的海藻酸盐水凝胶注射到大鼠体内。结果显示，镁离子仅在骨骼修复初期（手术后1-7天）表现出显著促成新骨生长的作用，但延迟或持续提高镁离子浓度，却会大幅减弱新骨生长的速度和质素，相差可超过2.5倍。在另一项实验中，团队透过在大鼠腹腔注射氯膦酸二钠脂质体，敲除了大鼠模型中的巨噬细胞所引起的免疫反应后，镁离子的成骨作用亦不复存在。因此，研究团队认为镁离子的成骨作用，是经由巨噬细胞调控和引导的。
体外实验进一步证明镁离子浓度上升，可显著提高巨噬细胞内的镁离子浓度，并增加与镁离子相关的TRPM7的表达。同时，位于该受体膜内端激酶片段M7CKs经剪切后转运至核内，通过特异性结合并磷酸化组蛋白H3丝氨酸10，从而调控一系列炎症相关基因的表达，形成了有利的促进骨骼再生的免疫微环境。然而在后期骨骼重建的阶段，持续释放过量的镁离子，将导致NF-κB信号通路过度活跃，增加了破骨细胞数量，同时抑制羟基磷灰石（骨组织中的重要成分）的沉积，反而降低了骨组织的愈合速度及能力。这些不良作用，甚至抵销了镁离子在早期促进骨骼生长的功效。
研究意义
这是首次有研究团队有系统地分析骨骼愈合过程中，镁离子对单核巨噬细胞—成骨细胞轴的调控作用，发现其效果会因应剂量和时间而改变，并揭示其潜在的作用机制。这项研究成果加深了医学界对于镁离子在骨组织愈合过程中所扮演的角色的认知，有助日后发挥镁离子在骨组织再生中的功能，以及研发新一代的镁基可降解生物材料，以便更有效治疗骨折。
领导是次研究的港大医学院矫形及创伤外科学系杨伟国教授表示：「是次研究结果带出了一项非常重要的讯息，就是如要骨骼愈合理想，在使用如镁等有助骨质生长的矿物质时，也要讲究时机和剂量准确，否则只会适得其反。我们会继续研究不同矿物质在骨骼愈合中的作用、使用时机和剂量等，以便研发更有效、更精准治疗骨折的方法，将来或可用于处理骨质疏松等其他骨骼问题。」
研究团队
这项研究由港大医学院矫形及创伤外科学系杨伟国教授领导。第一作者为港大医学院矫形及创伤外科学系博士后研究员乔威博士。共同通讯作者包括中山大学光华口腔医学院陈卓凡教授和香港城市大学化学系副教授林润华博士。杨伟国教授团队的研究兴趣包括骨科生物医用材料、肌肉及骨骼组织重生、抗菌感染等。
鸣谢
此项研究由国家科技部重点研发项目（RD#YFA）、香港研究资助局优配研究金（#,#N_HKU/16）、深圳市医疗卫生三名工程项目「脊柱性病变与脊柱畸形卓越团队」（SZSM）、深圳市科技计划（JSGG05071832）、香港创新及科技基金（ITS//17及ITS//18）、上海市科学技术委员会基金（No.）、中国科学院国际伙伴计划（GJHZ）、中国国家自然科学基金（）和医院建设专项基金（--XMZC--03-/D-10）支持。
