按摩是以中醫(yī)的臟腑、經(jīng)絡(luò)學(xué)說為理論基礎(chǔ)，并結(jié)合西醫(yī)的解剖和病理診斷，而用手法作用于人體體表的特定部位以調(diào)節(jié)機(jī)體生理、病理狀況，達(dá)到理療目的的方法，從性質(zhì)上來說，它是一種物理的治療方法。從按摩的治療上，可分為保健按摩、運(yùn)動(dòng)按摩和醫(yī)療按摩。

如今，許多運(yùn)動(dòng)員也選擇用機(jī)械按摩槍、筋膜槍等來幫助恢復(fù)訓(xùn)練后的身體。但除了讓人感覺比較舒服之外，這種“機(jī)械性按摩療法”真的能有效地改善肌肉受傷后的修復(fù)和愈合嗎？

10月11日，哈佛大學(xué)的Wyss生物啟發(fā)工程研究所與John A. Paulson 工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 (SEAS) 的研究人員們，在Science Translational Medicine上發(fā)表的一項(xiàng)研究，對(duì)上述問題進(jìn)行了回答。

哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)使用一個(gè)專門定制設(shè)計(jì)的機(jī)器人系統(tǒng)，向有肌肉損傷的小鼠腿部肌肉進(jìn)行均勻且可調(diào)節(jié)的壓縮力。他們發(fā)現(xiàn)這種機(jī)械載荷 (ML) 可快速清除嚴(yán)重受傷肌肉組織中，一種稱為中性粒細(xì)胞的免疫細(xì)胞。同時(shí)，這個(gè)過程還去除了肌肉中中性粒細(xì)胞釋放的炎性細(xì)胞因子，進(jìn)而增強(qiáng)了肌纖維再生的過程。

本研究的第一作者Bo Ri Seo博士和她的同事們，在幾年前開始探索機(jī)械療法對(duì)小鼠受傷組織的影響，并發(fā)現(xiàn)機(jī)械療法可以在兩周內(nèi)使肌肉再生速度加倍，并且大大減少了組織疤痕。他們相信機(jī)械刺激療法通過干預(yù)免疫功能，可以促進(jìn)骨骼、肌腱、頭發(fā)和皮膚在內(nèi)的各種組織再生，也可以用于輔助使用藥物干預(yù)的疾病患者。而遺憾的是，在此研究之前，還沒有一種完全系統(tǒng)化、高重復(fù)性的機(jī)械療法用于組織修復(fù)。因此他們對(duì)機(jī)械刺激可以促進(jìn)再生和增強(qiáng)肌肉功能十分感興趣，并決定更深入地探索該過程在體內(nèi)的確切運(yùn)作方式，同時(shí)找出哪些參數(shù)可以最大限度地促進(jìn)愈合。

此研究團(tuán)隊(duì)在幾年前開始與軟體機(jī)器人專家著手研究如何開發(fā)更細(xì)致的按摩機(jī)械槍，并對(duì)其功能進(jìn)行研究。而為了研究按摩機(jī)械槍對(duì)于受損肌肉的功能，他們制造了有肌肉損傷的小鼠模型。

研究員們對(duì)小鼠的腿部肌肉注射了肌肉毒素，在此基礎(chǔ)上得以研究小鼠缺血后的后肢肌肉再生的情況。繼而使用了定制開發(fā)的軟界面機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)小鼠的后肢肌肉施加壓力（類比按摩），發(fā)現(xiàn)這個(gè)過程促進(jìn)了中性粒細(xì)胞的清除，減少了促炎細(xì)胞因子和趨化因子，并因此改善了肌肉纖維的組成和功能。他們得出的結(jié)論是，治療性機(jī)械刺激方案是支持和加速肌肉再生的。

此研究的一個(gè)重大突破，就是開發(fā)了對(duì)肌肉系統(tǒng)性、重復(fù)性施壓的小型軟體機(jī)器人設(shè)備。軟體機(jī)器人是一種新型的柔軟機(jī)器人，與人類的交互更安全。機(jī)器人本體是用柔軟材料制作的，并且區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)器人的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，軟體機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要取決于設(shè)計(jì)的智能材料對(duì)于電場(chǎng)、壓力、磁場(chǎng)、化學(xué)反應(yīng)、光、溫度等的反應(yīng)。

Seo和同事們與哈佛生物設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的軟體機(jī)器人專家進(jìn)行合作，在Wyss副教員和Conor Walsh 博士的領(lǐng)導(dǎo)下，創(chuàng)建了本研究中使用的小型設(shè)備，該設(shè)備使用傳感器和執(zhí)行器來監(jiān)測(cè)和控制施加在小鼠肢體上的力。此設(shè)備能夠精確控制施加的力的大小和頻率等參數(shù)，從而能夠以比手動(dòng)方法更系統(tǒng)的方法來幫助組織愈合。設(shè)備研究并制作完畢后，研究員們就通過設(shè)備的軟硅膠尖端對(duì)小鼠的腿部肌肉施加力進(jìn)行試驗(yàn)，并使用超聲波來觀察腿部肌肉組織的反應(yīng)。他們觀察到肌肉承受了10-40%的應(yīng)變，這證實(shí)了組織正在承受機(jī)械力。

他們還使用這些超聲成像數(shù)據(jù)來開發(fā)和驗(yàn)證了一個(gè)計(jì)算模型，該模型可以預(yù)測(cè)不同載荷下的組織應(yīng)變量。同時(shí)，他們還對(duì)組織進(jìn)行了詳細(xì)的生物學(xué)評(píng)估，分析了未經(jīng)治療與治療肌肉中的各種炎癥相關(guān)因素，比如細(xì)胞因子和趨化因子。

圖1. 多路機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用于小鼠后肢肌肉的治療方式。來源:science.org

經(jīng)過對(duì)小鼠三天的機(jī)械治療后，研究員們觀察到接受治療的肌肉中的一些細(xì)胞因子顯著降低，這些細(xì)胞因子都與稱為中性粒細(xì)胞的免疫細(xì)胞的活動(dòng)有關(guān)，其在炎癥過程中發(fā)揮著許多作用。接受治療的肌肉組織中的中性粒細(xì)胞也比未接受治療的肌肉少，這表明與之相關(guān)的細(xì)胞因子減少導(dǎo)致了中性粒細(xì)胞的減少。研究員們將治療繼續(xù)，觀察并記錄了治療3天、7天和14天的大量多項(xiàng)生物因子數(shù)據(jù)。下圖為其中一項(xiàng)中性粒細(xì)胞相關(guān)的圖表。

圖2. 對(duì)比控制組和軟體機(jī)械治療后的小鼠肌肉中，中性粒細(xì)胞的分泌種類及其分泌量。

中性粒細(xì)胞可以殺死和清除病原體和受損組織，但在這項(xiàng)研究中，研究員們又在此基礎(chǔ)上確定了它們對(duì)肌肉細(xì)胞的直接影響，即機(jī)械療法施加在肌肉上的力可以有效地將中性粒細(xì)胞和細(xì)胞因子從受傷組織中擠出。他們通過將熒光分子注入肌肉的方法，觀察到分子的運(yùn)動(dòng)在施加力時(shí)更顯著，從而證實(shí)了這一理論。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)通過在受傷后第三天消耗小鼠中的中性粒細(xì)胞，確定了受傷肌肉中中性粒細(xì)胞存在的最佳時(shí)間。與未接受治療的小鼠相比，接受治療的小鼠的肌肉顯示出更大的纖維尺寸和更大的力量恢復(fù)，這證實(shí)了雖然中性粒細(xì)胞在損傷恢復(fù)的最早階段是必需的，但盡早讓它們離開損傷部位可以改善肌肉的再生。也就是說，雖然炎癥反應(yīng)對(duì)于愈合初始階段的再生很重要，但炎癥迅速得到解決以使再生過程能夠順利進(jìn)行也同樣重要。

在過去，力學(xué)可以影響細(xì)胞和組織功能這個(gè)觀點(diǎn)一直未被得到證實(shí)，并被很多人認(rèn)為是無效的。而這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了我們確實(shí)可以通過這種無毒害、非侵入性的方式來改善人體免疫系統(tǒng)的功能。同時(shí)研究中對(duì)肌肉修復(fù)軟體機(jī)器人的開發(fā)，也為未來開發(fā)體外使用的軟體治療機(jī)器提供了巨大的動(dòng)力。

Reference：

Bo Ri Seo, Christopher J. Payne, Stephanie L. McNamara, Benjamin R. Freedman, Brian J. Kwee, Sungmin Nam, Irene de Lázaro, Max Darnell, Jonathan T. Alvarez, Maxence O. Dellacherie, Herman H. Vandenburgh, Conor J. Walsh, David J. Mooney. Skeletal muscle regeneration with robotic actuation–mediated clearance of neutrophils. Science Translational Medicine, 2021; 13 (614) DOI: 10.1126/scitranslmed.abe8868

撰文|Sherry Lyu

編輯|小耳朵

本文由“健康號(hào)”用戶上傳、授權(quán)發(fā)布，以上內(nèi)容（含文字、圖片、視頻）不代表健康界立場(chǎng)?！敖】堤?hào)”系信息發(fā)布平臺(tái)，僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)，如有轉(zhuǎn)載、侵權(quán)等任何問題，請(qǐng)聯(lián)系健康界（jkh@hmkx.cn）處理。

相關(guān)知識(shí)

難怪按摩這么舒服！哈佛科學(xué)家首次揭示按摩促進(jìn)肌肉修復(fù)的原理
碳水化合物：質(zhì)量決定體重的奧秘——哈佛大學(xué)最新研究解讀
聽了那么多減肥“偏方” 哈佛教授這項(xiàng)研究顛覆了多數(shù)人
哈佛研究表明：早期教育對(duì)孩子的性格、智商和社交能力至關(guān)重要！
哈佛大學(xué)數(shù)百萬人研究數(shù)據(jù)：每天5份蔬菜和水果，這樣吃更長(zhǎng)壽
哈佛大學(xué)最新研究：多吃植物性蛋白質(zhì)，長(zhǎng)壽的可能性增加46%
GLP改善身體代謝27.9%，哈佛揭示熱量缺三大通路重塑健康身材
哈佛大學(xué)新研究：這 19 種食物照著吃，改善代謝健康，降低慢性病風(fēng)險(xiǎn)
怎么給新生寶寶按摩
哈佛大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，低碳水飲食有助于減肥，但有個(gè)條件…

網(wǎng)址: 為什么按摩這么爽？哈佛大學(xué)研究首次揭示原理 http://www.u1s5d6.cn/newsview146394.html