阿拉巴马大学亨茨维尔分校（UAH），作为阿拉巴马大学系统的一部分，已确定了持续低强度超声的新用途，这可能在未来有助于治疗关节损伤并降低创伤后骨关节炎的风险。研究结果表明，这种非侵入性的方法可能使身体的免疫反应从持久的炎症转向组织修复，为改善愈合提供了一种潜在的无药物策略。这项研究发表在《自然》期刊的《科学报告》上，由化学与材料工程教授阿努拉达·苏布拉曼尼安博士领导。研究结合了沙希德·汗博士在其博士研究期间进行的生物研究，以及数学科学教授萨提亚基·罗伊博士开发的计算和统计分析，还有研究生欧文·特里潘尼的贡献。这项研究得到了国立卫生研究院通过 R01 赠款资助。超声如何影响免疫细胞 该团队专注于巨噬细胞，这种专门的免疫细胞在炎症和组织修复中发挥关键作用，以了解它们如何对连续低强度超声做出反应。苏布拉曼尼安解释说：“在受伤后，身体会招募炎症‘防御’巨噬细胞（M1）以清除受损组织，并招募愈合巨噬细胞（M2）以支持修复和恢复。”“防御巨噬细胞的持久主导作用会导致一种持续的炎症环境，从而促进创伤后骨关节炎的形成。”研究人员希望确定超声是否可以鼓励这些免疫细胞从炎症状态转变为促进愈合的状态。苏布拉曼尼安指出：“在‘M1’状态下，巨噬细胞通过促进炎症来应对损伤或感染，但持续的 M1 活动也可能损害健康组织。与此形成对比的是，‘M2 类’巨噬细胞支持组织修复和恢复。将巨噬细胞转向 M2 类状态是重要的，因为这可能有助于减少慢性炎症，同时促进受损关节的愈合。我们的发现表明，持续低强度超声可能通过促进更具修复性的巨噬细胞反应来帮助恢复这种平衡。”罗伊表示，慢性炎症是创伤后骨关节炎发展的一个主要因素。“创伤后骨关节炎部分是由限制组织修复和加速关节退化的持续炎症驱动的，”罗伊补充道。“我们的团队对持续低强度超声感兴趣，因为它提供了一种非药物、非侵入性的方法，可能有助于调节免疫细胞行为并促进受伤关节中的更具修复性的愈合环境。” 更现实的关节损伤模型 为了更好地重现受伤关节内的条件，研究人员依赖于纤维连接蛋白片段，这些分子是在受损组织降解时生成的，而不是仅仅使用传统实验室方法来诱导炎症。这种方法产生了一种更接近受伤后关节生物环境的模型。该团队还将转录组学（大规模基因活动研究）与一种称为差异聚类的先进计算方法相结合。与逐个分析基因不同，这一技术识别那些行为一起变化的基因组群，提供了有关免疫细胞如何对超声治疗做出反应的更广泛视角。罗伊表示：“这使我们能够研究哪些基因发生了变化，以及在超声刺激下，基因组群如何变化协调化行为。”早期结果显示炎症减少 研究人员发现持续低强度超声降低了与炎症相关的生物标志物，同时增加了与更具修复性、M2 类巨噬细胞状态相关的标志物。尽管研究仍局限于实验室实验，但这些发现表明，非药物、非侵入性技术最终可以用来影响免疫细胞行为并改善关节损伤后的愈合。研究人员相信，这项技术可能成为未来用于减缓骨关节炎进展和改善关节创伤后恢复的治疗的一部分。“下一步将涉及在早期创伤后骨关节炎的动物模型中验证这些发现，并研究超声调节如何影响关节损伤环境中的长期组织修复，”苏布拉曼尼安表示。