持续牵张应力诱导肌腱干细胞向成骨细胞分化的作用机制研究

摘要

目的 本研究通过构建不同牵张力处理的肌腱干细胞(tendon stem cells,TSCs)模型,探讨其对TSCs向成骨细胞定向分化的作用及机制.方法 利用不同程度的牵张力处理TSCs 48 h,观察细胞形态,采用细胞计数试剂(cell counting kit-8,CCK-8)法检测细胞相对活力;应用逆转录聚合酶链式反应(reverse transcriotion-polymerase chain reaction,RT-PCR)及Western-blot分别检测其分化情况、干细胞维持性相关转录因子SOX2、OCT4基因及其蛋白表达水平、成骨细胞Runt相关转录因子2(Runt related transcription factor 2,RUNX2)、DLX5及COL1a的相对表达量及RUNX2的蛋白表达量.结果 细胞活力检测结果显示,各牵张力处理组均出现细胞相对活性呈上升的趋势,但仅在牵张力为6％Strain时的升高差异有统计学意义(P＜0.05);当牵张力达到4％Strain后,SOX2基因及蛋白表达出现明显下降(P＜0.05).对于OCT4基因,在6％Strain牵张力处理后其表达出现明显下降(P＜0.05);成骨基因RUNX2仅在2％Strain组和6％Strain组升高,差异有统计学意义(P＜0.05).而COL1a仅在6％Strain组升高,差异有统计学意义(P＜0.05).对RUNX2蛋白检测发现仅在6％Strain组显著升高,差异有统计学意义(P＜0.05).进一步通过碱性磷酸酶检测后发现4％Strain和6％Strain能够有效提高成骨分化的进程.结论 适度温和的牵张力有助于提高TSCs细胞的存活率,适度的牵张力也可以通过调节干细胞维持性相关转录因子SOX2、OCT4基因及其蛋白表达水平、成骨细胞RUNX2、DLX5及COL1a的相对表达量及RUNX2的蛋白表达量来加速诱导TSCs的分化,并具有加速其向成骨细胞分化的能力.