镁金属骨内植入物通过降钙素基因相关肽改善大鼠骨折愈合

最近，香港中文大学秦岭教授团队和北京大学的郑玉峰教授团队及其他国内外合作者共同发表了镁金属在骨折固定过程中促进成骨作用机制及骨折修复作用的原创研究文章。可降解镁合金骨内植入物在骨折治疗中取得了广泛关注，然而，其如何提高骨折治疗方面的潜在机制并不明确。在这篇文章中，研究者发现含有超纯镁的髓内钉植入到大鼠的股骨远端之后，在周围皮质处产生大量新鲜骨的现象。这一情况伴随着神经元降钙素基因相关多肽-α（CGRP）在股骨周围皮质和同侧背根神经节（DRG）的显著增加。通过手术切除骨膜、注射辣椒素去除感觉神经功能或敲除CGRP受体相关编码区基因（Calcrl或Ramp 1）均可以从根本上削弱镁诱导的骨生成现象；而过表达这些相关基因则明显强化镁诱导的骨生成作用。通过体外实验进一步发现增加细胞外基质中镁离子的浓度会引起依赖于镁转运体1（MAGT1）和短暂受体阳离子通道（TRPM7）的镁内流、细胞内ATP的升高，以及DRG末梢突触囊泡的聚集。在分离的大鼠骨膜干细胞中，CGRP导致了CALCRL-和RAMP1-依赖性的CREB1和SP7（即Osterix）的活化，因而提高了这些干细胞的分化功能。此外，研究者开发了一种新型的载镁髓内钉并成功用于因卵巢切除引起的骨质疏松的大鼠，发现其有利于大鼠股骨的骨折愈合。这些研究结果揭示了镁金属在促进CGRP介导的成骨分化方面发挥了显著的作用，解答了数十年来镁金属调节成骨作用机制的难题，从而揭示了镁金属在骨科领域潜在的治疗前景。