肌肉骨骼损伤(包括肌腱和韧带损伤)可能会导致损伤部位附近出现异位骨形成,而目前尚无有效的治疗方法能够预防这种创伤性异位骨化(HO)。
2026年5月6日,汉堡大学Johannes Keller团队(Shan Jiang为第一作者)在Science Translational Medicine在线以封面的形式发表题为Extracellular traps from myeloid cells as therapeutic targets in traumatic heterotopic ossification的研究论文,该研究在人类和小鼠的异位骨化部位,髓样细胞会沉积细胞外诱捕网(ETs)。
通过在小鼠中进行基因失活和基因激活研究,该研究表明,ETs 与异位骨化的严重程度有关。在临床前模型中,在肌腱损伤后的急性阶段使用破坏 ET 的药物可降低异位骨化的发生率,且对骨体积没有系统性影响。
本研究提供了证据表明,ETs 促进了创伤性异位骨化的发生,并且破坏 ET 的治疗方法值得在临床上进行评估以预防异位骨化。
在肌肉骨骼损伤后,相当一部分患者会出现异位骨化(heterotopic ossification,HO)现象,即在异常部位形成骨组织。创伤性 HO 是一种致残性疾病,可能导致关节功能丧失以及神经血管结构受压。现有的治疗方案往往效果不佳,通常需要对 HO 病变进行手术切除,但术后复发风险较高。
鉴于髓样细胞(包括中性粒细胞和巨噬细胞)是最早侵入受损组织的细胞类型之一,本研究探讨了细胞外诱捕网(extracellular traps,ETs)与人类和小鼠 HO 形成之间的关系。对人类 HO 样本的分析显示,存在不同阶段的 ET 生长现象,这与血液中 ET 浓度的增加在临床上存在关联。
描述创伤性异位骨化现象(图源自Science Translational Medicine)
创伤性异位骨化(HO)是一种由肌肉骨骼损伤引发的致残性疾病,其特征是异常的骨组织形成,导致关节功能丧失以及邻近神经血管结构受压。封面图片展示了一只小鼠后肢在跟腱受伤后的横截面图像,损伤部位附近可见异常的骨组织(呈蓝绿色);肌肉、骨髓和软骨呈现为紫色红色色调。
在小鼠模型和创伤性 HO 患者中均发现了髓源性细胞外诱捕网(ETs)数量增加。基因缺陷导致的 ET 清除能力下降会增加 HO 的形成,而基因或药物抑制 ET 的形成则会减少 HO。这些发现表明,ET 的形成在关节损伤后创伤性 HO 的发生中起作用,并将 ET 识别为潜在的治疗靶点。
实验中,通过联合缺失DNase1和 DNase1l3 来抑制 ET 的消退,导致小鼠的创伤性 HO 增加,而通过额外删除 ET 生成因子Padi4来抑制 HO,则使其显著减弱。中性粒细胞的缺失会抑制局部 ET 的形成,减少 HO 的形成,并减弱 HO 结果的基因特异性差异。在成骨前体细胞中,ETs促进了基质矿化的过程。
如果抑制ET的凋亡或破坏细胞游离DNA(这是主要的ET成分)的降解,就会导致成骨过程的减缓。通过使用美国食品药品监督管理局批准的重组脱氧核糖核酸酶1(dornase alfa)来促进ET的清除,或者通过 PADI4 抑制剂GSK484来抑制 ETs,都能在不损害全身骨重塑的情况下抑制小鼠的创伤性HO现象。
总之,临床和实验研究结果表明,创伤性HO是由可靶向的中性粒细胞依赖机制介导的,而内皮细胞衍生的促凋亡因子的形成变化是这些效应的原因之一。
参考消息:https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.ady4761