关键词:
肌腱
肌腱病
肌腱干细胞
腱系分化
高胆固醇
活性氧
NF-κB通路
摘要:
背景与目的:肌腱病是常见的软组织疾病,主要表现为慢性疼痛、肿胀或功能障碍的肌腱症候群。虽然目前人们认为过度使用是肌腱病的主要致病因素,但是很大一部分肌腱病发生在运动不活跃的个体中,大约31%跟腱痛患者与体育运动或剧烈运动无直接关系。临床研究表明高胆固醇与肌腱病紧密相关,血清胆固醇水平升高增加高胆固醇血症患者发生肌腱损伤的风险,降低肌腱生物力学特性以及延迟肌腱损伤愈合。此外胆固醇也可以改变人肌腱细胞的表型,降低胶原表达。由于目前对高胆固醇相关肌腱病的发病机制了解有限,目前仍然缺少有效治疗手段。因此,对高胆固醇相关肌腱病的细胞及分子机制的深入研究具有重要的理论意义和应用价值。肌腱干细胞(TDSCs)具有增殖、克隆和多向分化潜能,并且能够在体外或体内分化成腱性组织,是研究肌腱病发病机制的潜在细胞靶点。TDSCs的异常分化是肌腱病重要发病机制之一。目前胆固醇对TDSCs的影响及其潜在机制尚无研究报道。本研究拟探索胆固醇对TDSCs的影响及其潜在机制,帮助揭示高胆固醇相关肌腱病的发病机制,为高胆固醇相关肌腱病提供潜在治疗靶点。方法:1.胆固醇抑制大鼠TDSCs腱性分化的研究首先通过q-PCR方法检测在胆固醇刺激3天后TDSCs的TNMD、Col 1和其他肌腱相关基因表达的变化情况,确定胆固醇刺激最佳浓度。再用蛋白质印迹和细胞免疫荧光染色在蛋白水平上验证。2.胆固醇通过上调ROS水平抑制TDSCs腱性分化的机制研究用DCFH-DA探针检测胆固醇刺激下TDSCs的ROS水平变化情况,通过流式细胞仪和倒置荧光显微镜来观察。利用总SOD活性检测试剂盒、MDA试剂盒检测可反应氧化应激损伤程度的SOD活性及MDA变化情况。再用蛋白免疫印迹方法来检测氧化应激指标CAT、NOX4蛋白表达情况。最后通过应用ROS清除剂NAC来验证其是否能逆转胆固醇对CAT、NOX4蛋白上调作用,及对TDSCs腱性分化的抑制作用。3.胆固醇通过激活ROS介导的NF-κ B通路抑制TDSCs腱性分化的机制研究ROS与许多信号通路相联系,其中NF-κ B是氧化应激反应下游的一个关键调控因子。我们通过蛋白免疫印迹技术检测在胆固醇刺激下NF-κ B通路上IκBα和p65蛋白的磷酸化水平。应用ROS清除剂NAC观察其能否抑制胆固醇诱导的IκBα和p65磷酸化。最后应用NF-κ B通路抑制剂BAY观察其能否逆转胆固醇对TDSCs腱性分化的抑制作用。4.在体内验证胆固醇通过ROS激活NF-κ B信号通路导致肌腱病变的研究采用喂食高脂饲料的10月龄ApoE基因敲除小鼠作为高脂血症动物模型。通过HE染色切片分析跟腱组织病理变化,采用Bonαr评分系统对肌腱组织学进行量化评分。利用免疫组化技术检测肌腱组织腱性分子TNMD、Scx,氧化应激指标CAT、NOX4蛋白,以及NF-κ B通路上p-IκBα和p-p65蛋白的表达情况。结果:1.胆固醇抑制大鼠TDSCs腱性分化1mg/dL、10mg/dL和100mg/dL胆固醇呈浓度梯度依赖性抑制TNMD、Col 1基因的表达。采用最佳效用浓度10mg/dL胆固醇刺激连续刺激TDSCs 3天,Scx、Col3、Egr、Fmod、Lum、Mkx基因表达明显降低。蛋白质印迹和细胞免疫荧光染色结果也显示Scx、Col1、Col3和TNMD蛋白的表达明显降低。结果说明胆固醇抑制大鼠TDSCs腱性分化。2.胆固醇通过上调ROS水平抑制TDSCs腱性分化10mg/dL胆固醇刺激细胞3天可引起TDSCs ROS水平显著增加,SOD活性明显下调,MDA水平显著增加,CAT、NOX4蛋白表达明显上调。NAC能显著降低胆固醇诱导的ROS水平,而且抑制了胆固醇对CAT、NOX4蛋白表达的上调作用,逆转了胆固醇对Scx、Col1、Col3和TNMD蛋白表达的抑制作用。结果说明胆固醇通过上调ROS水平抑制TDSCs腱性分化。3.胆固醇通过激活ROS介导的NF-κB通路抑制TDSCs腱性分化用10mg/dL胆固醇分别刺激TDSCs 0、3、6、12、24h,发现胆固醇呈时间依赖性磷酸化IκBα和p65蛋白。IKK抑制剂BAY可有效抑制胆固醇诱导的IκBαα和p65磷酸化。ROS消除剂NAC也明显抑制胆固醇诱导的IκBα和p65磷酸化。此外,BAY逆转了胆固醇对Scx、Col1、Col3和TNMD蛋白表达的抑制作用。结果说明胆固醇通过激活ROS介导的NF-κ B通路抑制TDSCs腱性分化。4.体内验证胆固醇通过ROS激活NF-κ B信号通路导致肌腱病变HE染色切片分析显示,高胆固醇血症组肌腱细胞核呈圆形,呈软骨细胞改变,伊红染色变浅,提示发生胶原变性改变,这些组织学改变表明高胆固醇血症对小鼠跟腱造成肌腱病损伤。采用Bonar评分系统对肌腱组织学进行评分,高胆固醇血症组跟腱的平均Bo