Bioactive Materials
镁离子通过促进PGE2分泌减轻肌腱移植物纤维化
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该研究揭示了镁离子在前交叉韧带重建术后肌腱移植物韧带化过程中的关键作用，通过调控成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，显著改善移植物胶原排列并提升膝关节功能。
文献概述
本文《Magnesium ions attenuate tendon graft fibrosis during its ligamentization after ACL reconstruction through modulation of fibroblast to myofibroblast trans-differentiation by promoting PGE2 secretion》，发表于《Bioactive Materials》杂志，回顾并总结了前交叉韧带（ACL）重建术后肌腱移植物的纤维化机制，重点研究了TGF-β1在移植物瘢痕形成中的作用，并进一步探讨了镁离子通过刺激巨噬细胞分泌PGE2，从而抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞转化的机制。研究结合细胞实验、动物模型和组织学分析，验证了镁离子对移植物韧带化的正向调控作用。
背景知识
前交叉韧带（ACL）撕裂是常见运动医学损伤，可导致膝关节不稳、加速关节软骨退化并促进骨关节炎（OA）进展。ACL重建术通常使用自体或异体肌腱移植物，其愈合过程包含两个关键阶段：肌腱-骨界面整合与移植物中段的韧带化（ligamentization）。其中，韧带化过程涉及炎症期、增殖期和重塑期，最终促使肌腱移植物获得类似原生韧带的结构和功能。然而，此过程中常伴随过度瘢痕组织形成，主要由成纤维细胞向肌成纤维细胞的转分化（trans-differentiation）引发，导致胶原III型过度沉积、胶原取向紊乱，从而影响移植物质量。
已有研究表明，转化生长因子β1（TGF-β1）是促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转化的核心因子，其信号通路在纤维化中起关键作用。此外，PGE2作为巨噬细胞分泌的炎症介质，已被报道可抑制TGF-β1诱导的肺纤维化，提示其在肌腱移植物纤维化中可能具有治疗潜力。但PGE2的直接注射可能带来副作用，如心脏毒性，因此研究者探索了通过金属离子（如Mg²⁺）间接调控PGE2分泌的策略。
本研究通过细胞培养、动物模型、免疫荧光、Western blot、透射电镜及RNA测序等方法，系统研究了TGF-β1与PGE2的相互作用，并验证了Mg²⁺通过促进PGE2分泌，有效抑制肌成纤维细胞转化，改善韧带化质量。研究进一步在动物模型中注射含Mg²⁺的海藻酸钠（SA）水凝胶，显著提升步态与载荷耐受能力，为ACL重建术后抗纤维化治疗提供了新的思路。
研究方法与实验
研究团队从大鼠跟腱中分离出成纤维细胞，并在体外培养中加入TGF-β1诱导肌成纤维细胞转分化，随后加入PGE2观察其对COL1A1、COL3A1、α-SMA表达的影响。此外，RAW264.7巨噬细胞在不同浓度Mg²⁺处理下培养24-48小时，提取RNA与蛋白，检测COX2与PGE2的表达。将RAW264.7细胞的培养基用于处理TGF-β1诱导的成纤维细胞，进一步验证Mg²⁺对纤维化的影响。动物实验方面，建立ACL重建大鼠模型，术后两周注射含或不含Mg²⁺的SA水凝胶，分别于0、1、2、4、8周处死动物，取移植物中段进行组织学、免疫组化、透射电镜及生物力学检测。
关键结论与观点
研究意义与展望
本研究首次系统揭示了Mg²⁺通过促进PGE2分泌抑制TGF-β1诱导的肌成纤维细胞转分化，从而减轻肌腱移植物纤维化。该机制为ACL重建术后抗纤维化治疗提供了新的靶点与策略，有望优化生物材料设计并提升临床预后。未来可进一步研究Mg²⁺对神经-血管-骨整合的系统调控，并探索其在其他纤维化疾病中的应用潜力。
结语
该研究系统解析了ACL重建术后肌腱移植物韧带化过程中纤维化的分子机制，并首次揭示了Mg²⁺通过刺激巨噬细胞分泌PGE2，显著抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞转分化，改善胶原排列与膝关节功能。研究结果表明，Mg²⁺在再生医学中具有重要应用前景，特别是在韧带、肌腱及软组织修复领域。未来可结合生物材料与基因治疗手段，开发更精准的局部抗纤维化策略，以提升ACL重建术后患者生活质量。
