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科学家研发超强人工肌肉 或可将人类打造成超人

    英国每日邮报报道,近日科学家发明了一种超级强大的人工肌肉,或能将科幻小说中的技术变为现实,将人类打造成超人。据这项技术的发明者称,这种人工肌肉的潜在用途之一便是应用到超级强壮的机器人身上,它能在寒冷的时候保暖,而在阳光照耀的时候抵挡强烈的光线。由纳米技术制成并注入固体石蜡的人工肌肉能够举起是自身重量10万倍的重物,产生的力量是同等人类肌肉的85倍。
  人工肌肉是由碳纳米管制成——一种与普通铅笔芯,也即石墨,相同类型的无缝空心圆柱体。尽管每根纳米管直径大约是人的头发的一万分之一,它的强度却是钢的100倍。
  项目负责人美国德克萨斯大学的雷·鲍曼(Ray Baughman)博士说道,这种超级强韧并且超速的人工肌肉具有广泛的潜在用途,但是——至少在短期——可能不适合取代人体的肌肉。这项技术是由一支来自澳大利亚、中国、韩国、加拿大和巴西的国际合作小组共同研发的。
  “我们研发的人工肌肉能够提供超大超快的收缩,提起的重量大约是同等大小肌肉能够负荷的200倍。我们对它近期应用的可能性感到无比兴奋,但这些人工肌肉目前还不适合直接取代人体肌肉。”
  “由于自身的简单性和优良性能,这些肌肉能够广泛用于各种领域,例如机器人、微创手术的导尿管、微型电动机、微流体的混合器、可调谐光学系统、微型阀、定位器甚至是玩具。”
    可以通过编织、缝纫、编成辫子状或者编结等方式制成人工肌肉
  这种肌肉收缩——也被称为刺激——速度非常快,大约为2.5万分之一秒。这种收缩同时还会产生4.2千万/千克的功率密度——大约是普通内燃机功率重量比的4倍。鲍曼博士说道,这种肌肉高度扭曲形成螺旋状,非常类似于驱动航空模型的橡皮筋的螺旋结构。
  充满石蜡的纱线在电动或者光脉冲加热后会解开扭曲之线,而加热停止后旋转方向则逆转,纱线冷却。“它产生的扭矩略微高于大型电动机获得的扭矩。”可以通过编织、缝纫、编成辫子状或者编结等方式制成人工肌肉,但鲍曼博士表示,由纱线制成的衣服对温度变化更为敏感,使得衣服变得更暖和,并且提供更为完备的保护以抵抗化学物质侵蚀。
 
  这种材料能够应用于温度在钢的熔点以上1000摄氏度的高温环境,它的其它潜在用途还包括,调节对化学物质进行控制的流量阀,以及根据环境温度调整百叶窗开合。接下来面临的挑战便是如何提高这种技术的规模。(凤凰科技)

日期:2012年11月19日 - 来自[神经科]栏目
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科学家研发超强人工肌肉 或将人类打造成超人

北京时间11月19日消息,英国每日邮报报道,近日科学家发明了一种超级强大的人工肌肉,或能将科幻小说中的技术变为现实,将人类打造成超人。据这项技术的发明者称,这种人工肌肉的潜在用途之一便是应用到超级强壮的机器人身上,它能在寒冷的时候保暖,而在阳光照耀的时候抵挡强烈的光线。由纳米技术制成并注入固体石蜡的人工肌肉能够举起是自身重量10万倍的重物,产生的力量是同等人类肌肉的85倍。

人工肌肉是由碳纳米管制成——一种与普通铅笔芯,也即石墨,相同类型的无缝空心圆柱体。尽管每根纳米管直径大约是人的头发的一万分之一,它的强度却是钢的100倍。

项目负责人美国德克萨斯大学的雷·鲍曼(Ray Baughman)博士说道,这种超级强韧并且超速的人工肌肉具有广泛的潜在用途,但是——至少在短期——可能不适合取代人体的肌肉。这项技术是由一支来自澳大利亚、中国、韩国、加拿大和巴西的国际合作小组共同研发的。

“我们研发的人工肌肉能够提供超大超快的收缩,提起的重量大约是同等大小肌肉能够负荷的200倍。我们对它近期应用的可能性感到无比兴奋,但这些人工肌肉目前还不适合直接取代人体肌肉。”

“由于自身的简单性和优良性能,这些肌肉能够广泛用于各种领域,例如机器人、微创手术的导尿管、微型电动机、微流体的混合器、可调谐光学系统、微型阀、定位器甚至是玩具。”

这种肌肉收缩——也被称为刺激——速度非常快,大约为2.5万分之一秒。这种收缩同时还会产生4.2千万/千克的功率密度——大约是普通内燃机功率重量比的4倍。鲍曼博士说道,这种肌肉高度扭曲形成螺旋状,非常类似于驱动航空模型的橡皮筋的螺旋结构。

充满石蜡的纱线在电动或者光脉冲加热后会解开扭曲之线,而加热停止后旋转方向则逆转,纱线冷却。“它产生的扭矩略微高于大型电动机获得的扭矩。”可以通过编织、缝纫、编成辫子状或者编结等方式制成人工肌肉,但鲍曼博士表示,由纱线制成的衣服对温度变化更为敏感,使得衣服变得更暖和,并且提供更为完备的保护以抵抗化学物质侵蚀。

这种材料能够应用于温度在钢的熔点以上1000摄氏度的高温环境,它的其它潜在用途还包括,调节对化学物质进行控制的流量阀,以及根据环境温度调整百叶窗开合。接下来面临的挑战便是如何提高这种技术的规模。(编译/严炎刘星)

日期:2012年11月19日 - 来自[技术要闻]栏目

《内经》论痿证

 痿证,指四肢萎废不能运动,肌肉逐渐萎缩致痿或者拘挛致痿。痿者,萎也。杨上善云:“以五脏热,遂使皮肤、脉、筋、肉、骨缓痿屈弱不用,故名为痿。”《内经》又称为“痿躄”、“痿疾”、“痿易”。其症状与现代医学中的四肢肌肉运动、知觉丧失相类似。《证治准绳·杂病》记载:“痿者,手足痿软而无力,百节缓纵而不收也。”

  病因病机

  《内经》认为,痿证多由于五脏热盛,熏灼五脏之阴,津枯液燥,影响到五脏所合的筋骨、肌肉、血脉、皮毛而成。《素问·痿论》云:“五脏因肺热叶焦发为痿躄”,说明在痿证形成过程中肺热是重要的致病因素。张介宾亦云:“观所列五脏之证皆言为热,而五脏之证又总于肺热叶焦,以致金燥水亏,乃成痿证。”可由水湿、湿热或寒湿等外因所致,亦可由七情太过、远行劳倦、房劳伤肾、阴液内竭、脾胃气虚等内因造成。

  外因

  《素问·生气通天论》云:“湿热不攘,大筋緛短,小筋弛长,緛短为拘,弛长为痿。”《素问·气交变大论》及《素问·六元正纪大论》亦论述了水湿、寒湿之邪所致之痿证。因此,就外邪而言,《内经》认为主要有湿热、寒湿伤人所致。

  内因

  《素问·痿论》云“有所失亡,所求不得”,“悲哀太甚”,“思想无穷,所愿不得”方面,强调情志所伤、气郁生热而成痿病。《灵枢·本神》亦指出:“恐惧不解则伤精,精伤则骨酸痿厥。”形劳过度,耗气劫阴,阴不制阳,阳亢生热致痿,如《素问·痿论》云“远行劳倦”者。因此,就内因而言,《内经》认为痿证主要由于情志内伤或体虚劳倦等导致脾胃虚弱、肝肾不足、气血亏少、肺热叶焦等伤人所致。

  总之,痿证实证常因热邪、湿热或者寒热所致,虚证常因脾胃虚弱、七情内伤、肾精亏损、气血亏虚所致。病位涉及五脏,以肺脾肝肾为主。《证治准绳·杂病》云:“是用五志、五劳、六淫,从脏气所要者,各举其一以为例耳。若会通八十一篇而言,便见五劳、五志、六淫,尽得成五脏之热以为痿也。”《灵枢·经脉》提出了导致痿证的总体病机乃“虚则痿躄”,不论何种病因所引发,痿证必因虚而发,导致形体不养而发病。

  分类

  五脏痿证

  《内经》认为,五脏与皮、肌、筋、脉、骨相应,《素问·痿论》云:“肺主身之皮毛,心主身之血脉,肝主身之筋膜,脾主身之肌肉,肾主身之骨髓。”五脏热,使五体失去五脏精气的濡养而发生痿躄、筋痿、脉痿、骨痿、肉痿,乃病发于中而表现于外。

  痿躄   躄指下肢痿,痿躄统指四肢痿废不用。《素问·痿论》云:“肺者,脏之长也,为心之盖也。……五脏因肺热叶焦,发为痿躄,此之谓也。”脾胃虚弱,化生气血精微之力失常,肺热熏灼,肺津枯涸,不能输布津液于全身各处,内不能灌溉于五脏,外不得输精于筋骨皮毛,则筋脉肌肉失于濡养而日渐消瘦枯萎而不用。以皮肤憔悴、肌肉枯萎不用为特征。

  筋痿   筋痿为筋脉拘挛而痿废不用。由肝气热,肝肾阴虚,精血不足,筋膜干燥所致。以肢体拘急,丧失正常活动能力为特征。

  骨痿   骨痿为因骨枯而痿弱不用。由热邪攻伐肾阴,阴亏不能制约盛火,阴不制阳,阴虚更甚,精虚髓减,骨失所养所致。以腰脊不举、步履无力为特征。

  脉痿   脉痿关节松弛痿软,为血脉亏虚,血虚失养所致。心热则火上炎,血随气逆,下部气血厥逆上行,则上脉实而下脉虚,血虚不濡润筋脉,或因失血过多,血脉空虚而生脉痿。以胫部软弱不能站立、膝踝关节不能屈伸为特征。

  肉痿   肉痿因脾气热,或受湿浊之气的侵犯所致。脾主肌肉而恶湿,脾气热则运化失职,热盛伤津液,津伤则胃干而渴。湿邪浸渍于脾则脾失健运,津液不行,故不能濡养肌肉。以肌肉消瘦、麻木不仁为特征。

  湿热痿证

  其病起于外因,感受于湿,湿郁化热,湿热浸淫经脉。湿盛困阳,阳气不能化精微;热盛伤精血,筋脉失养,筋失柔润而为痿。《素问·生气通天论》云:“因于湿,首如裹,湿热不攘,大筋緛短,小筋弛长,緛短为拘,弛长为痿。”

  临床表现以肢体逐渐痿软无力,并以下肢为常见,或可兼见微肿、手足麻木、胸脘痞闷、小便涩赤热痛、苔黄腻、脉濡数等湿热之象。

  脾胃虚弱痿证

  脾胃为后天之本,气血生化之源,脾又主四肢、肌肉。胃为水谷之海,化生气血而润宗筋。《素问·太阴阳明论》云:“脾病而四肢不用何也?岐伯曰:四肢皆禀气于胃,而不得至经,必因于脾,乃得禀也。今脾病不能为胃行其津液,四肢不得禀水谷气,气日以衰,脉道不利,筋骨肌肉皆无气以生,故不用焉。”《素问·痿论》亦云:“阳明者,五脏六腑之海,主润宗筋,宗筋主束骨而利机关也。”临床表现以肢体痿软无力,肌肉消瘦为主,或伴有食少便溏、腹胀不适、面色萎黄等一派脾胃虚弱之象。

  肝肾精亏痿证

  《灵枢·本神》云:“恐惧不解则伤精,精伤则骨酸痿厥,精时自下。”《灵枢·口问》亦云:“下气不足,则乃为痿厥。”肝藏血,主筋;肾藏精,主骨,肝肾乙癸同源,精血相生。若精血所伤,精虚不能灌溉,血虚不能营养,肢体失养则生痿证。临床表现以膝胫痿弱不能久立,甚则不能行走,或伴有遗精早泄、头昏目眩等精亏不荣之症。

  治疗

  取阳明

  《素问·痿论》指出:“治痿者独取阳明。”此处之“阳明”从脾胃解。“独”并非单独、唯一之意,而是重视的意思,突出强调脾胃在痿病治疗中的重要性。其原因为:脾胃乃人身气血津液化生之源泉;再者,阳明盛,气血充,诸筋得以濡养,则关节滑利,运动自如;其三,阴经阳经总会于宗筋,合于阳明。马莳注曰:“然则足痿而不能举者,由于阳明之虚,则治痿独取阳明者,宜也。”但从以上机理可知,病位在肺,但肺输布之精微物质乃来源于脾胃,故治疗着眼点在脾胃;又痿证发病的总体机理乃一虚字,故宜治疗后天之本脾胃。具体治疗方法为:根据症状表现可选用补气、生津、祛燥屎、祛热、祛湿热等。如湿热痿证,宜清利湿热,可选用加味二妙散。脾胃虚弱痿证,宜健脾益气,可选用补中益气汤。此外,痿证初起外邪明显,引发肺热叶焦,故亦当治肺。

  辨证论治

  五脏痿证之痿躄,《素问·痿论》云:“各补其荥而通其俞,调其虚实,和其逆顺。”《灵枢·九针十二原》云“所溜为荥,所注为俞”。荥为小水,像水流刚形成小流而未成大流,经气逐渐充盈;“俞”为灌注、输送之意,象水流灌注由少向多变化,经气运行较盛。吴崑曰:“十二经有荥有俞,所溜为荥,所注为俞。补,致其气也;通,引其气也。”故针刺治疗痿躄当取鱼际、太渊穴;方药治疗宜清肺养阴之法,可选用清燥救肺汤或者李东垣门冬清肺饮。五脏痿证之筋痿,针刺可取太冲、行间穴;方药治疗宜清肝养阴之法,可选用《症因脉治》清肝顺气饮、补阴丸、舒筋活络丹或家秘肝肾丸。五脏痿证之骨痿,针刺可取然谷、太溪穴;方药治疗宜滋阴清热补肾之法,可选用《血证论》地黄汤及大补阴丸。五脏痿证之脉痿,针刺可取神门、少府穴;方药治疗宜清热通络,可选用《血证论》天王补心丹。五脏痿证之肉痿,针刺可取大都、阴陵泉穴;方药治疗宜清热健脾养阴,可选用《医学心悟》易痿汤。肝肾精亏痿证,宜补益肝肾,可选用虎潜丸加减。

  各以其时受月

  对痿病辨证论治的同时,还要考虑时间因素的影响,《素问·痿论》云“筋脉骨肉,各以其时受月,则病已矣”,即强调了因时制宜的原则。以上治疗痿证之法可供临床参考。

日期:2012年11月15日 - 来自[经典研习]栏目
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每天八转保健康


  人的身体好像一部机器,机器经常转动,才能不生锈;人体的零件也需要经常转动,才能不发生疾病。常常转转身体的各个部位,对调剂精神、增强体质、促进血液循环、预防器官衰老有很大的作用,是一种很好的健身法。

  转头:放松地取站位或坐位,双眼微闭,挺胸收腹,头微微低下顺时针方向转10 ~20圈,再逆时针方向转10~20圈,旋转完毕向前低头、向后仰头各45度,各做10次,整个过程速度宜慢,每日早晚或工间进行两次。此法能锻炼颈部的肌肉关节,使其血液流动通畅,能更好地向头部供血,并能防治神经性头痛、失眠、颈椎骨质增生、颈肩综合症及老年痴呆症等疾病。老人转头时不宜过快,持续时间不宜过长,动作幅度亦不宜过大,而且最好有人相伴。有颈性眩晕时暂缓施行,否则会使眩晕症状加重。

    转目:两脚分开与肩宽,挺胸站立,头稍仰。瞪大双眼,尽量使眼球不停转动(头不动),先从右向左转10次,从左向右转10次。然后停,放松肌肉,再重复上述运动,如此3遍。转目时应尽量向远处看;并固定上下左右的可视目标。经常转目能增强眼部肌肉活力,缓解视力疲劳,防止近视及视力衰退。此法于早晨在花园内进行最好,能起到醒脑明目之功效。

    转肩:取站立位,运动时将上肢向前、后、内、外各摆动10~20次,以带动肩关节运动。双臂先由前向后转30~50圈,再由后向前转30~50圈,即借助上肢运动转动肩关节,摆动范围由小到大,运动量也可根据机体条件作相应调整,每天坚持转动2~4次。对防治肩部风湿疼痛和肩周炎等疗效明显,对于改善心肺功能也有一定的帮助。

    转腰:站在地上,挺胸收腹,两手叉腰,两腿稍分开,四指并拢在前,拇指在后压住腰眼,腰向前弯,先按顺时针方向转动腰部10圈,再按逆时针方向转动10圈。然后停,放松肌肉,再重复上述运动,如此3遍。每天两次。此法能锻炼腰部的肌肉关节,使其坚强有力,并能防治慢性腰肌劳损、腰椎骨质增生、风湿性腰痛、腰椎间盘突出、坐骨神经痛等。

    转腹:女子宜采取卧位,而男子宜采取立位,以两掌相叠,用掌心旋转按摩腹部,上起心口窝,下止耻骨,先按顺时针方向按摩腹部50~100  次,再换成逆时针方向按摩50~100次,以腹部渐至发热为度。此法对于消除腹部赘肉,促进消化,防止脏器下垂、便秘和痔疮都很有好处。

    转膝:双脚并拢并微下蹲,双手扶住双膝,按顺时针方向转30圈,再按逆时针方向转30圈,每天坚持做两次。此法能增强膝关节、踝部关节和腿部肌肉的力量,防止腿先老,并能防治下肢静脉曲张、坐骨神经痛、膝关节炎、小腿抽筋等疾病。

    转手:坐位或立位均可,两肘贴于侧胸,两手先向内转50下,然后向外转50下,稍停放松,再重复上述运动,如此5遍。

    转踝:坐在椅子上,身体稍靠前,将左膝抬起,左足尖着地转动脚踝,顺时针、逆时针方向各20~40次,然后换脚进行。或交替伸直并弯曲两侧踝关节,每次持续30秒。

    转手和转踝可以增加关节的灵活性,间接刺激手腕、足踝旁的经络穴位,对心脑血管、胃肠、肝肾疾病等均有防治作用。转手和转踝也可以同时进行,方法是躺在床上,小腿垫一个枕头,同时转动手腕和脚踝即可。
 

 

日期:2012年11月11日 - 来自[综合信息]栏目

法国科学院组装纳米机器 可模拟人体肌肉的运动

    据物理学家组织网10月24日(北京时间)报道,最近,法国国家科学院(CNRS)查尔斯·沙顿研究所的一个研究小组,把上千个纳米机器组装在一起,能像肌肉纤维那样产生协调的收缩舒张运动,延展距离约10微米。相关论文发表在《应用化学》网站上。
    自然界创造的“纳米机器”是生物分子由极复杂的蛋白质组成,参与生物的基本生命功能,如运输离子、合成ATP(能量分子)、细胞分裂等。我们的肌肉运动也是由成千上万的这些蛋白质机器的协调运动来控制的,一个蛋白质机器的作用范围大约只有1纳米。然而,成千上万的这些微小作用结合起来,伸缩运动就被放大,能完美地协调各种运动行为。
    过去几年来,合成化学家在人造纳米机器领域已经取得了令人目眩的进展,越来越多的研究开始转向它们的机械性质,但怎样才能让许多纳米机器在时间和空间上协调配合至今尚未解决。
    现在,法国斯特拉斯堡大学教授尼古拉斯·朱塞波尼领导的研究小组首次成功合成了一种长长的聚合链,通过超分子键把成千上万的纳米机器结合在一起,每个纳米机器都能产生约1纳米的线性伸缩运动。在pH值影响下,它们的模拟运动能使整个聚合链产生10微米的收缩或舒张,因此各种运动就被相应地放大了1万倍,就像肌肉组织中那样。
    巴黎狄德罗大学材料与复杂系统实验室用生物计量方法对这种纳米聚合链进行了精确测量。
    研究人员指出,这一成果将为许多应用领域打开广阔的前景,如微型机器人、纳米信息存储、人工合成肌肉等,这些可组装的纳米机器还能用来设计拥有新奇机械性能的其他材料。(中国科技网)

日期:2012年10月26日 - 来自[技术要闻]栏目
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Sci Signal:抗癌药物或可用于治疗肌肉变性疾病

目前治疗肌肉损伤的药物很少,肌萎缩和家族性遗传病可以引发肌肉变性,比如迪谢纳肌营养不良症。近日,一项研究发现或许帮助医生们治疗这种肌肉疾病,相关研究由渥太华大学医学院等处的研究者进行,研究成果刊登于10月16日的国际杂志Science Signaling上。

 

研究者Korneluk教授表示,我们都知道,目前很多制药公司都在积极推进抗癌药物的研发和临床试验,这些抗癌药物都以IAP基因为靶点,IAP基因所编码的蛋白质是和肿瘤生长相关的一个蛋白质家族。如今研究者将IAP基因的角色同肌肉疾病联系了起来,研究者发现以IAP为靶点的药物可以促进癌症细胞死亡,于此同时可以诱导和修复肌肉组织。研究者也通过激活特殊的信号交流路径来鉴别出了这一过程发生的分子机制。这项路径通过促进肌肉细胞融合形成新的肌肉纤维来修复肌肉组织,从而达到控制肌肉生长以及修复的作用。

 

演技足额和希望在未来通过进行相应的临床试验来验证其结果,研究小组同时也发现了一些肌肉增强效应的药物可以重复作为一种生长因子在机体进行作用,称为TWEAK。当其水平较低时,相同的信号路径就会被激活,从而促进损伤肌肉组织的修复。

 

这项研究由加拿大卫生研究院等机构提供支持。

日期:2012年10月19日 - 来自[肿瘤相关]栏目

在动物组织上生长出的人类肌肉


罗恩·斯特朗与女友莫妮卡·米奇娜(Monica Michna)一起锻炼。他在阿富汗服役时,左腿四头肌部分被炸弹炸飞。

阿富汗路边的炸弹炸掉了罗恩·斯特朗(Ron Strang)中士左腿的部分肌肉,在那之后的几个月,他怀疑这辈子自己能否再次正常行走。

 

爆炸和连续数次的手术,在28岁的海军陆战队员斯特朗中士的大腿的四头肌上留下了一道巨大的伤口。由于失去大量的肌肉组织,他的腿只能向后移动,不能向前踢。他可以行走,但动作很笨拙。

“我那时练得特别擅长卧倒,”他谈到了自己历经的艰辛。罗恩·斯特朗中士身材高大健硕,他不得不放弃跑步。

 

但是那是两年前。现在他行走自如,还可以在跑步机上跑步,考虑退役之后当一名警察。“如果你了解我,或者注意观察,会发现我走路还有点瘸,”他说:“但别人看到我时都会说,‘我根本想象不到(你曾经受过重伤)’。”

 

还有一件事,他们恐怕更是永远也想象不到:由于取自于猪的一块薄片组织,罗恩·斯特朗已经长出了新的肌肉。

 

这种材料在医学上被称为细胞外基质,在人和动物体内,它是所有组织和器官生长的天然支架复合物。它由细胞产生,多年来,科学家们认为它的主要作用是将细胞支撑在合适的位置。

 

现在研究员们认识到,这些支架复合物也向机体发出信号,使其生长、修复组织和器官。了解到这一点,研究员们利用这些取自于猪和其他动物的材料来设计人体替代组织的生长。

 

这种仍处在研发阶段的技术已经应用到了斯特朗中士的身上。成千上万的退伍军人在伊拉克和阿富汗战争中因炸弹致残,胳膊或腿失去了很多肌肉以至于不得不截肢。对于他们中的一些人来说,这种技术带来了新的希望。

 

在80名再生肢体肌肉实验患者中,斯特朗是其中一例。研究经费由美国国防部的技术转移办公室(Defense Department’s Office of Technology Transition)提供,不过适用人群也包括了普通平民。

 

这项研究的学科带头人是匹兹堡大学(University of Pittsburgh)医学中心的整形医生彼得·鲁宾(Peter Rubin)博士。他说斯特朗中士和其他一些患者的早期试验结果表明,支架复合体能刺激肌肉的生长。他说:“我们能找到组织重塑的证据。”

 

去年秋天,鲁宾博士切除了斯特朗中士腿上的疤痕组织,在剩下的健康大腿肌肉上缝上了一块像厚羊皮纸一样的薄片——来自于猪膀胱的细胞外基质,它在实验室研究中表现很出色。

 

他的机体迅速开始降解基质,包括大量的胶原和其他蛋白。但医生们期待并认为会发生的是这个结果——这些基质通过降解成更小的复合物,能够启动信号传导,募集干细胞聚集到那些可以促使它们成为肌肉细胞的组织中。

 

“我们的工作就是去试着顺从自然而不是去反击它,”该研究的另一位负责人、匹兹堡大学麦高恩再生医学研究所(McGowan Institute for Regenerative Medicine)的副所长斯蒂芬·贝狄拉克(Stephen Badylak)博士如是说。

 

贝狄拉克博士是使用细胞外基质的先驱, 20多年前在普渡大学(Purdue University)进行生物医学工程研究的时候,他就发现了它的许多属性。当时他的部分工作是设计机械心脏,想要寻找一种方法将血液从身体的一部位转移到另一部分,但是要避免因合成材料导致的血液凝块。

 

“我当时寻思着,什么东西看起来像一根输送管道呢?一段小肠会很合适。”他回忆说。于是他用了一只名叫罗基(Rocky)的狗进行研究,用它的一段小肠代替了其心脏附近的大动脉。(“换成是今天,这种实验肯定很难通过审批,”贝狄拉克说。)

 

手术次日,早上上班时,他的脑海里浮现出了各种状况。“可是罗基活灵活现地站在笼子里,摇着尾巴要吃早餐,”贝狄拉克说,“我当时想,好啊,这真是太酷了。”

 

后来的实验表明,随着时间的推移,这条输送管道已失去了特异的肠细胞,而获得了血管细胞特异性的细胞。“它已经演变成血管状结构,我们都觉得这太难以置信了,”他说,“后来我们弄清楚了,起作用的不是整段小肠,而是细胞外基质。”

 

细胞外基质可来源于猪、羊以及其他动物,在过去的十年里,它常常被用作增生层来治疗肩袖损伤、疝气和其他伤害。“外科医生认为他们是一种网状物,能够将物质聚合在一起,”贝狄拉克博士说。大多数医生并不明白细胞基质在通讯和修复中的作用。“他们不明白这一点,”他说,“我们一开始也没不明白。”

 

这种脚手架材料通过剥离所有组织或器官的活细胞,留下一个复杂的立体网状,里面是蛋白质和其它化合物。去除细胞,这就消除了来源于动物的材料植入人体内时被排异的可能性。而基质所诱发的免疫反应的确弱的多。狄拉克博士说,这种弱免疫反应是必要的,这样才能使其发挥作用。“你需要让免疫系统识别这个材料。”

 

“如果身体会说话,它一定会说‘这玩意儿不是我身上的东西,’但实际上信号的出现告诉我,我要重塑组织。”他补充道。

 

这种基质需要去接触那些健康的组织,这也是科学家必须首先除去疤痕组织的原因。“如果我们把基质放到疤痕之中,基质将不再重塑,因为它没有接触到血液和细胞的来源。”狄拉克博士说。

 

直接缝合肌肉也可以确保在术后第二天,患者开始接受强化物理治疗时,激活的肌肉能够被拉伸开来。将机械负荷加到基质上能有效地将这个信息反馈给身体:它将成为新的肌肉组织,而不是其他类型的组织。

 

当斯特朗中士起初同意参加这个试验,并克服了各种身体障碍,达到试验要求时,他也曾产生过很多疑虑,其中一点是他怀疑参加这个试验,患者还必须有一定的肌肉和充足的未损坏的神经,以便肌肉可以再生。但在那时,他愿意尝试任何事情,只要能重新正常行走就行。

 

复活节那天,十个士兵——包括美国人和阿富汗人,在赫尔曼德省的道路上受伤,斯特朗伤势最重。医生给他输了42个单位(1单位为200毫升——译注)的血液并空运到德国,然后在马里兰州贝塞斯达的沃尔特·里德陆军医疗中心(Walter Reed Army Medical Center)治疗了一个月时间。

 

斯特朗回到了位于匹兹堡郊外的老家,在那里他接受数月的门诊物理治疗。走路时,他只能把重心放在右腿上,这让他双腿的膝盖、后背、臀部和颈部疼痛。“身体每个部位都被扭到一边,”他说。

 

当医生向他介绍他们的方案时,“一开始我有点无法相信这种事情,”斯特朗中士说,“当他们跟我解释的时候,我被震到了,听起来就像科幻小说里的东西。”

 

贝狄拉克博士说,最重要的是它不是那种不切实际的期望。  

“我们告诉他们,这不是魔法,也不是奇迹,”他说,“我们可能做不到百分之百恢复你的正常解剖结构,但是我们认为我们将会给你带来巨大的变化,你将能够做到那些你现在无法完成的事情。”

 

现在斯特朗的大腿上仍然有一块很大的凹陷,它形象地说明了一小块新的肌肉组织能带来怎样的不凡成果。  

“太神奇了,”他说,“很快我就可以跨一大步,我可以弯曲我的膝盖,踢出一小步,然后因为重力作用它又可以返回初始状态。”手术两个星期后,他与朋友外出,在森林狩猎。

 

医生们说,初步的进展可能是从基质与现存组织的机械连接开始,但是当基质分解退化后,尽管有迹象表明变化的步调放缓,斯特朗的身体仍然在不断改善。

 

斯特朗中士说,这种改善也会产生心理效应。在此之前,如果他要去一家生意很好的餐厅或者其他拥挤的地方,他可能会花费很多的时间去决定坐在哪里,因为他知道一旦发生险情,他无法迅速撤离。“这种顾虑老是徘徊在我的脑海中,”他说。

 

“但是现在,”他说,“我没有必要坐在门口了。”

日期:2012年10月19日 - 来自[技术要闻]栏目
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研究人员发现肌肉老化原因

    人在衰老的过程中,肌肉的力量会越来越小,对于肌肉损伤的修复能力也会不断下降。最近,一国际研究小组发现,一种名为FGF2的蛋白在这一过程中扮演着重要角色,而通过小鼠研究表明,利用常规药物可以阻止这一进程。这一研究发现对于了解肌肉老化的进程十分重要,且使得未来开发可使肌肉“返老还童”的新疗法成为可能。

    该研究小组由英国伦敦国王学院、美国哈佛大学及麻省总医院的研究人员组成,他们发表在最近一期《自然》杂志上的论文称,在人体内的每一块肌肉组织中,都有一些处于休眠状态的干细胞,这些干细胞会在肌肉受损伤时被激活,分裂成数百个新的肌肉纤维来修复受损肌肉。在修复过程结束时,会有一些细胞重新补充到休眠状态的干细胞群中,以保持未来对肌肉的持续修复能力。

    研究人员进行了一项针对衰老期的小鼠的研究。他们发现,随着年龄增长,小鼠体内处于休眠状态的干细胞会逐渐减少,这或许解释了为什么随着年龄的增长,肌肉的修复和再生能力会逐渐下降。通过对小鼠老化肌肉进行扫描发现,在老化的肌肉中,一种名为FGF2的蛋白水平极高。这种蛋白具有刺激细胞分裂的能力,即使在不需要的时候,它们也会唤醒休眠干细胞。而对休眠干细胞的持续激活,则意味着干细胞群内细胞数量会逐渐减少,而当肌肉组织真正需要干细胞来修复的时候,却无法作出正常的反应。

    进一步研究表明,通过一种常见的FGF2抑制药物,可以抑制FGF2蛋白,阻止干细胞被不必要的激活,进而抑制小鼠肌肉组织内干细胞数量的下降。

    研究人员表示,现在还不知道为何FGF2蛋白水平会随着年龄的增长而增加,并在不需要的时候激活干细胞,这需要进行更多的研究。而下一步工作则是要分析人体老化肌肉的状况,看人体肌肉纤维中干细胞的损耗是否与小鼠具有同样的机制。

    伦敦国王学院的艾伯特·巴松博士表示,目前来说,预防或逆转老年人的肌肉衰老是一个遥远的目标,但新研究首次揭示了老年人肌肉老化的过程,这一结果令人兴奋。这一发现使得科学家将来有可能找到一种使肌肉“返老还童”的疗法,而一旦做到这一点,则意味着老年人可以更加自由、独立地生活。(记者 刘海英 常丽君)

日期:2012年9月29日 - 来自[老年医学]栏目
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