基于自噬途径的骨髓间充质干细胞促进老龄大鼠受损跟腱愈合的作用机制

摘要

目的 探讨骨髓间充质干细胞（BMSCs）自噬在老年大鼠跟腱损伤修复中的作用机制。方法 构建年轻和老年大鼠跟腱部分断裂模型，术后28 d通过组织学染色（HE、Masson染色）、免疫组化[细胞增殖抗原Ki67（Ki67）、Ⅰ型胶原（COL Ⅰ）、Ⅲ型胶原（COL Ⅲ）]以及生物力学测试评估修复情况。同时，分离年轻与老年大鼠BMSCs,采用Western blot检测自噬相关蛋白[微管相关蛋白1轻链3（LC3）、自噬相关蛋白5（ATG5）、P62、溶酶体相关膜蛋白1（Lamp1）]表达以评估自噬水平。通过慢病毒载体转染ATG5基因构建自噬增强型BMSCs(BMSC^ATG5+),并移植至老年大鼠跟腱损伤部位，比较BMSC^ATG5+大鼠与BMSC^vector大鼠的组织学及生物力学差异。同时，检测成腱相关蛋白COL Ⅰ、腱生蛋白C（TNC）以及腱调蛋白（TNMD）表达，探讨自噬增强对BMSCs成腱分化的影响。结果 老年大鼠跟腱损伤后修复能力显著减弱（P<0.05或P<0.01）,表现为胶原纤维排列紊乱、炎症细胞浸润明显、Ki67及COL Ⅰ表达降低和COL Ⅲ表达增加、失效载荷及刚度下降。与年轻大鼠BMSCs相比，老年大鼠BMSCs中ATG5和Lamp1蛋白表达降低，P62蛋白积聚，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ水平下降，差异均有统计学意义（P<0.05）,提示自噬通量受损。过表达ATG5可显著增强BMSCs自噬水平（P<0.01）,移植BMSC^ATG5+可改善老年大鼠跟腱组织结构，减轻炎症反应，显著提高Ki67及COLⅠ表达并降低COL Ⅲ表达（P<0.05）,同时显著提升失效载荷及刚度（P<0.01）。进一步检测显示，BMSC^ATG5+细胞中COLⅠ、TNC及TNMD表达显著上调（P<0.01）,提示自噬增强可促进BMSCs成腱分化。结论 增强ATG5依赖性自噬可恢复BMSCs的成腱分化潜能，并显著提升老龄大鼠肌腱修复与生物力学性能。ATG5介导的自噬激活可直接驱动BMSCs成腱分化，是促进老龄跟腱愈合的重要机制，为探索肌腱再生的生物学调控策略提供了潜在思路。

关键词

跟腱损伤 / 骨髓间充质干细胞 / 自噬 / 细胞衰老 / 成腱分化 / 组织工程 / 腱生蛋白C / 腱调蛋白

基金资助

国家自然科学基金项目(32570474); 天津市卫生健康科技项目(TJWJ2023ZD005)