关键词:
肌腱病
冈上肌腱
线粒体相关凋亡分子
胶原纤维
凋亡
间充质干细胞
肌腱细胞
线粒体转移
凋亡
增殖
间充质干细胞
肌腱细胞
ATP
线粒体膜电位
氧化应激
间充质干细胞
线粒体转移
肌腱特异性标记物
胶原纤维
组织重塑
摘要:
第一章肌腱病的肌腱组织细胞凋亡和组织学分析
目的:探讨肌腱病冈上肌腱组织内线粒体功能障碍相关的细胞凋亡和组织病理学改变。
方法:获取退行性肩袖肌腱病患者行关节镜清理术时的冈上肌腱作为实验组和因运动损伤造成急性肩袖撕裂患者的冈上肌腱作为对照组,采用RT-q PCR、Western blot分别检测线粒体相关的凋亡基因转录和翻译水平,以及细胞增殖能力。采用TUNEL染色评估组织内细胞凋亡水平。此外,通过H&E染色分析肌腱病的肌腱组织病理学改变。
结果:与对照组相比,实验组冈上肌腱组织中促凋亡分子caspase 3、Cyt-c和Bax的表达水平升高了3倍左右(P<0.001),而抑凋亡分子Bcl-2的表达水平显著降低(P<0.0001)。TUNEL染色提示在对照组中阳性凋亡细胞数量较少,而在实验组中阳性凋亡细胞数量和凋亡指数显著升高(P<0.001)。与对照组相比,实验组冈上肌腱组织中线粒体的融合与裂变之间的平衡失调,表现在裂变因子(Drp1)蛋白水平表达升高、融合因子(Mfn2)蛋白水平表达下降。线粒体相关凋亡因子AIF和Smac蛋白表达水平也显著高于对照组。与对照组比较,实验组中细胞增殖相关分子Ki67呈低表达水平(P<0.001),而炎症因子IL-1β和TNF-α的表达水平分别约升高了3倍和2倍(P<0.001)。肌腱特异性标志物(Tnmd)在实验组中呈低表达水平。相比于对照组,实验组中的Col 1α1转录水平下降,而Col 3α1转录水平升高。并且H&E染色结果提示实验组中肌腱的纤维束分离、排列紊乱,正常的纤维划分模式消失,胶原被破坏。
结论:肌腱病的冈上肌腱组织中存在着线粒体功能障碍相关的细胞凋亡,并且分别从基因转录和蛋白表达水平证实了线粒体依赖的细胞凋亡在肌腱病中的重要作用。
第二章MSCs向肌腱细胞转移线粒体并减轻肌腱细胞凋亡的机制研究
目的:骨髓来源的间充质干细胞(MSCs)在肌腱病中具有潜在的治疗价值,本章节通过观察MSCs向过氧化氢(H2O2)诱导损伤的肌腱细胞转移线粒体的现象,探讨线粒体转移机制在MSCs对肌腱细胞增殖和凋亡的影响。
方法:体外分离培养大鼠原代骨髓MSCs和跟腱来源的肌腱细胞。通过流式分析细胞表面抗原和三系分化鉴定MSCs;RT-q PCR和免疫荧光鉴定肌腱细胞。通过CCK-8实验确立H2O2诱导肌腱细胞损伤的浓度(250μM),并以此浓度构建肌腱细胞体外损伤模型。利用Mito Tracker Green和Mito Tracker Red CMXRos分别标记肌腱细胞和MSCs的线粒体,Hoechst 33342标记肌腱细胞胞核,构建MSCs和肌腱细胞(数量比1:1)的共培养体系(MSC干预组),细胞松弛素B(Cytochalasin B,CB,350 n M)用于阻断线粒体转移作为对照(CB干扰组),正常肌腱细胞作为正常对照组,肌腱细胞单纯暴露于H2O2作为阳性对照(H2O2暴露组)。通过荧光显微镜观察两种细胞内荧光标记的线粒体位置变化。Cell Trace Violet标记肌腱细胞,流式细胞学分析肌腱细胞的增殖活力。采用Annexin V-FITC/PI试剂盒检测细胞凋亡情况。RT-q PCR和Western blot评估凋亡相关分子在获得MSCs线粒体的肌腱细胞中的表达水平。
结果:采用全骨髓分离提取方法获得的原代MSCs高表达CD90和CD44,低表达CD34和CD45,细胞成簇样生长,并具有良好的成骨、成软骨和成脂的分化潜能。采用组织胶原酶消化法获得原代肌腱细胞。与脂肪组织相比,肌腱细胞中特异性标志分子TN-C、Scx和Tnmd的转录水平呈高表达;同时,免疫荧光染色证实I型胶原在肌腱细胞中呈高表达,而III型胶原呈低表达。体外共培养48 h后发现MSCs的线粒体可向H2O2诱导损伤的肌腱细胞内转移,而CB减少了两种细胞间的线粒体转移。与H2O2暴露组和CB干扰组相比,肌腱细胞在获得外源性线粒体后Ki67 m RNA转录水平增高,流式分析结果提示Cell Trace Violet标记的肌腱细胞数量明显增多,并且肌腱细胞的凋亡(Annexin V+/PI-)和死亡(Annexin V-/PI+)数量下降。与H2O2暴露组相比,MSC干预组促凋亡相关分子(Cyt-c、Bax、caspase 3和caspase 9)表达水平显著下降,抑凋亡相关分子(Bcl-2)表达水平升高,且Bcl-2/Bax比值增高,线粒体相关的促凋亡分子(AIF和Smac)表达水平降低。当以CB阻断两种细胞间线粒体转移后明显降低了MSCs的治疗效果。
结论:MSCs向损伤的肌腱细胞转移线粒体促进了肌腱细胞增殖并抑制了细胞凋亡,提示线粒体转移机制在MSCs治疗肌腱病的过程中发挥一定作用。
第三章线粒体转