神经嵴源肌腱干细胞与外周神经共同参与肌腱损伤修复的研究

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肌腱是连接肌肉和骨的致密性结缔组织。因常年受力的作用,在临床上肌腱易发生应力损伤。肌腱的修复过程一般依赖于细胞合成胞外基质及损伤区域的微环境,主要包括:细胞的类型、损伤区域的新生血管、神经分布等。当肌腱损伤后,肌腱细胞大量合成胶原等胞外基质成分形成新生的组织填补损伤位点。但由于成熟的肌腱细胞增殖速率缓慢,不足以完成肌腱组织的重建。因此肌腱组织一旦损伤后,具有分化成为功能性肌腱细胞的肌腱干/祖细胞会参与着组织的再生过程,但是对于肌腱干/祖细胞的来源、分布及免疫表型存在着巨大的分歧。前期研究发现,在肌腱损伤自愈过程中存在着一类具有神经嵴特性的干细胞参与肌腱损伤的自发修复。但是,这群细胞寄居于机体的何处,又是如何进入损伤的肌腱组织中还没有得到满意的答案。同时,这群细胞是否能被激活进而分化为功能性的肌腱细胞并能促进肌腱组织重建,也不得而知。研究中我们还发现,肌腱旁组织中包含有外周神经,这些外周神经组织中的细胞在发育过程中均为神经嵴分化而来。在受损伤肌腱中神经嵴源肌腱干细胞(NCO-TDSCs)是否来源于这些外周神经组织值得探索。  针对以上问题,本文制定了相关的研究内容并得到以下结果与结论:  ①富含血小板血浆(PRP)激活神经嵴源肌腱干细胞参与跟腱断裂再生  采用酶消化法分离提取得到的神经嵴源肌腱干细胞,具有克隆团形成、多向分化能力。同时,这种干细胞表达许多干细胞特征标注物:nucleostemin(NS),Oct-4,SSEA-4,α-SMA,CD29,CD44,CD90,Sox10,Snail,以及P75。将PRP用Ca2+激活后的PRGF体外处理NCO-TDSCs,能增强细胞的生存活力,加快DNA合成,促进细胞的增殖。采用穿膜小室模型考察PRP对NCO-TDSCs迁移能力的影响。结果证实,PRGF具有显著的促进细胞迁移,招募干细胞的作用。受PRGF体外处理后,NCO-TDSCs的Collagen I、Collagen III、及α-SMA表达水平显著性上调,干细胞趋向分化为功能性肌腱细胞。体外培养的胶原支架结构中NCO-TDSCs具有良好的细胞活性与长梭形细胞形态,PRP能促进细胞的纵向排列,可以加快腱系纤维状结构的形成。此外,胶原水凝胶微环境能通过上调NCO-TDSCs的Collagen I、Collagen III、Scleraxis、Tenascin-C的基因表达,促进干细胞向肌腱系分化,同时,PRP能更加显著的促进这一过程,加快NCO-TDSCs腱系功能的激活。进一步的体内研究结果显示,胶原/NCO-TDSCs水凝胶移植物(CTC)及PRP/胶原/NCO-TDSCs水凝胶移植物(PCTC)能增强断裂肌腱组织恢复组织结构,进而保持较强的力学性能,其中含有PRP的植入物效果更优。  ②神经嵴来源的外周神经组织辅助肌腱损伤后血管新生  实验采用 Sox10-Cre/ROSA26-Flox-RFP转基因小鼠为研究对象示踪外周神经细胞。在设计的髌腱窗口损伤及跟腱断裂模型中,均发现了红色荧光蛋白(RFP)标记的神经细胞包绕新生血管组织的特性。对于髌腱损伤模型,损伤1周后即发现外周神经系统细胞内迁进入损伤的肌腱组织中,并在损伤的部位参与着非成熟新生血管的形成。对于更大伤口的跟腱断裂模型,对损伤区域进行免疫荧光染色鉴定,发现外周神经迅速出芽内迁进入损伤部位,其中,部分神经组织分泌神经多肽(Neuropeptide Y1),而关联的新生血管组织中则表达神经多肽受体(Neuropeptide Y1 receptor),结果表明在损伤肌腱中,神经-血管两者呈现显著的关联性。  ③神经嵴源细胞迁出神经组织参与肌腱损伤修复  采用Sox10-Cre/ROSA26-Flox-RFP转基因小鼠为研究对象示踪可能存在的神经嵴来源细胞参与跟腱断裂修复。跟腱断裂损伤后,许多RFP阳性细胞由外周神经组织迁移出来进入肌腱损伤部位,这些RFP阳性的细胞在体内分别表达神经元标志物Tuj1、施旺细胞标志物S100β。同时,这些细胞中还含有表达NCO-TDSCs标志物P75和Sox10的细胞;以及表达FAP和Vimentin的成纤维细胞。此结果在体内水平证实由神经组织迁出进入肌腱损伤部位的细胞为混合的细胞群体。分离损伤2周后跟腱中的细胞,其中 RFP(+)细胞约占到总细胞数的27%。对分离得到的RFP(+)细胞进行体外免疫荧光染色鉴定,其中含有表达Tuj1、S100β、P75、FSP1、FAP、Sox10阳性的细胞。同时部分RFP(+)细胞具有干细胞的分化潜能特性。此结果在体外水平证实RFP(+)细胞为混合的细胞群体,这群细胞中含有:神经元、施旺细胞、NCO-TDSCs、成纤维细胞。  综上所述,本文得到的结论如下:①PRP能有效激活神经嵴源肌腱干细胞,并能促进干细胞分化进而加快跟腱断裂再生修复。②内迁的神经嵴源神经细胞参与了肌腱中新生血管的形成,其在组织再生过程早期具有重要的生物学意义。③神经嵴源肌腱干细胞部分来源于损伤肌腱中内迁的外周神经组织。同时新发现一群由外周神经迁出的具有成纤维细胞特性细胞参与着肌腱再生修复。
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