原花青素抑制肌腱干细胞氧化应激损伤的作用及肌腱病干预研究

来源 :广西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:khalista5
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目的:在肌腱病的炎症微环境下,肌腱干/祖细胞(Tendon Stem/Progenitor Cells,TSPCs)向骨软骨系错误分化,晚期造成肌腱异位钙化,是肌腱病发生发展的原因之一。活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的积累会影响TSPCs的自我更新能力,并导致干性丧失。但ROS在肌腱病理过程中的作用尚不清楚,是否通过调节ROS可以影响TSPCs在体内的功能还有待进一步研究。使用抗氧化剂可有效地控制细胞损伤和氧化应激介导的代谢紊乱,原花青素(Proanthocyanidins,PC)是植物中广泛存在的多酚类物质,在结构上含有丰富的羟基,可中断自由基链反应。同时,有研究显示PC还能抑制炎症细胞附着,具有抗心脏钙化功能。这表明PC可能是一种有前途的肌腱修复小分子药物。但PC稳定性差,生物利用率低等缺陷限制了其应用。介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporous silica nanoparticles,MSNs)具有较大的比表面积和孔容积,孔径范围可调,空隙均匀,生物相容性好,无毒性等独特性能,在药物缓释及靶向释放方面有巨大的应用价值。因此本研究旨在探究ROS在肌腱病中变化以及PC调控TSPCs功能与机制研究和原花青素介孔二氧化硅纳米复合物(MSNs-PC)清除病变组织中活性氧,预防肌腱异位钙化。方法:1.采用DCFH-DA荧光探针检测临床人肌腱病样品和大鼠动物模型中ROS的表达情况;2.使用H2O2刺激TSPCs模拟氧化应激反应评估PC体外清除ROS的潜力;3.使用白细胞介素1(Interleukin-1β,IL-1β)诱导模拟炎症微环境,CCK-8细胞增殖分析IL-1β与PC对细胞增殖的影响;4.采用DCFH-DA荧光探针检测IL-1β刺激TSPCs后细胞内ROS的表达;5.检测PC对TSPCs向骨系、软骨系和肌腱分化能力;6.利用转录组测序(RNA-seq)技术探究PC对TSCPs细胞的基因表达谱的影响,筛选差异表达的基因并对其进行基因本体(Gene Ontology,GO)功能分析、京都基因组与百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)信号通路富集分析和基因富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)。7.通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscop,SEM)、透射电子显微镜(Transmission electron microscopy,TEM)、纳米激光粒度仪、UV光谱等对MSNs和MSNs-PC进行表征;8.CCK-8细胞增殖分析与活死细胞染色检测MSNs的生物相容性;9.在小鼠动物肌腱异位钙化模型中,通过小动物活体断层扫描成像系统(Micro CT)、组织学染色和组织学评分检测肌腱异位钙化情况,超氧化物阴离子荧光探针(Dihydroethidium,DHE)染色评估组织中ROS水平,免疫荧光染色检测组织中骨软骨与肌腱相关蛋白表达情况,TEM观察组织胶原纤维大小,了解修复肌腱超微结构。结果:1.在临床肌腱病及大鼠跟腱损伤模型中ROS表达显著;2.PC可有效清除TSPCs中的ROS;3.在炎症刺激下,TSPCs中表达ROS,并表现出较高的碱性磷酸酶活性,矿化结节形成更频繁,但PC能明显减轻这些病理变化,促进TSPCs向腱系分化;4.RNA-seq结果显示PC加入后可有效抑制骨软骨的形成,调控肌腱干细胞的异常分化;5.在小鼠肌腱异位钙化体内模型中,发现MSNs-PC可减轻损伤组织中ROS水平,减少钙沉积,预防肌腱异位钙化。结论:该研究验证了在肌腱病中ROS表达异常,PC能够有效清除细胞中ROS,抑制TSPCs向骨软骨分化,从而促进TSPCs向腱系分化作用。随后,MSNs-PC缓释体系在小鼠肌腱异位钙化体内模型中,证实了MSNs-PC可减轻损伤组织中ROS水平,减少钙沉积,预防肌腱异位钙化。
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