不同机械牵伸条件对大鼠肌腱干细胞分化的影响

目的 探讨不同机械牵伸条件对肌腱干细胞（tendon stem cells，TSCs）分化的影响，寻求 TSCs 成肌腱分化、成骨分化以及成脂肪分化的最佳单轴循环牵伸载荷。 方法 取 8 周龄雄性 SD 大鼠跟腱，采用酶消化法分离培养 TSCs。取第 3 代 TSCs，随机分为不同牵拉条件组（实验组 A～D 组）及静态培养组（对照组 E 组），其中 A 组牵拉强度 4%、频率 1 Hz，B 组牵拉强度 4%、频率 2 Hz，C 组牵拉强度 8%、频率 1 Hz，D 组牵拉强度 8%、频率 2 Hz。利用课题组自行研发的体外细胞单轴循环牵拉设备，沿培养皿长轴对 A～D 组细胞进行单轴循环机械牵伸，E 组细胞行静态培养。分别处理 12、24、48 h 后收集各组细胞，采用实时荧光定量 PCR 检测成腱分化相关基因 Scleraxis（SCX）、抗细胞黏合素 C（Tenascin C，TNC），成脂肪分化相关基因 CCAAT/增强子结合蛋白-α（CCAAT-enhancer-binding protein-α，CEBPα）、脂蛋白脂肪酶（lipoprteinlipase，LPL）及成骨分化相关基因 RUNX2、远端缺失基因 5（distal-less homeobox 5，DLX5）的表达；Western blot 检测 TNC、CEBPα 及 RUNX2 蛋白表达。 结果 实时荧光定量 PCR 检测示：SCX、TNC mRNA 相对表达量在 B 组牵拉 24 h 时显著高于其余各组，差异有统计学意义（P<0.05）；CEBPα、LPL mRNA 相对表达量在 D 组牵拉 48 h 时显著高于其余各组，差异有统计学意义（P<0.05）；RUNX2、DLX5 mRNA 相对表达量在 C 组牵拉 24 h 时显著高于其余各组，差异有统计学意义（P<0.05）。Western blot 检测示：B 组牵拉各时间点 TNC 蛋白表达均高于 E 组（P<0.05），同时牵拉 24 h 与 E 组相比 CEBPα 表达有显著抑制作用（P<0.05）；C 组牵拉 24 h RUNX2 蛋白表达显著高于 E 组（P<0.05），同时牵拉 24、48 h TNC 蛋白表达显著低于 E 组（P<0.05）；D 组牵拉 48 h CEBPα 蛋白表达显著高于 E 组（P<0.05），TNC 蛋白表达显著低于 E 组（P<0.05），RUNX2 蛋白表达与 E 组比较差异无统计学意义（P>0.05）。 结论 机械力学刺激可以促进 TSCs 发生分化，而且不同条件的牵拉载荷会引起不同方向分化。4%、2 Hz 牵拉 24 h 为成腱分化最佳条件，8%、1 Hz 牵拉 24 h 为成骨分化最佳条件，8%、2 Hz 牵拉 48 h 为成脂肪分化最佳条件