力生长因子E肽对前交叉韧带修复的调控作用与机制

《力生长因子E肽对前交叉韧带修复的调控作用与机制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、力生长因子E肽对前交叉韧带修复的调控作用与机制重庆大学博士学位论文学生姓名：沙永强指导教师：吕永钢教授专业：生物医学工程学科门类：工学重庆大学生物工程学院二O一七年十月Regulatoryeffectsofmechano-growthfactorEpeptideonanteriorcruciateligamentrepairandrelevantmechanismsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDo

2、ctor’sDegreeofEngineeringByYongqiangShaSupervisedbyProf.YonggangLvSpecialty:BiomedicalEngineeringBioengineeringCollegeChongqingUniversity,Chongqing,ChinaOctober,2017中文摘要摘要前交叉韧带(anteriorcruciateligament,ACL)作为人体膝关节关键的应力承载组织，维持了膝关节的功能稳定。由于现代社会高强度的竞技运动、体育活动或其它对膝关节高负荷的

3、运动，使得ACL损伤的几率日益增加。现阶段主要的临床治疗手段为ACL代替物移植，但无论是ACL损伤后的再生或移植物重建后的康复均十分困难。异常的力学微环境与随后急剧产生的恶劣低氧环境均威胁到了损伤修复相关细胞的增殖能力、细胞存活、胞外基质(extracellularmatrix,ECM)的合成沉积等生理活动，阻碍了ACL的修复进程。进一步的修复过程中，ACL损伤后成纤维细胞的定向迁移、血管新生与生成、ECM的代谢等同样与ACL的修复再生密切相关。ACL损伤修复研究常用手段包括细胞治疗、基因治疗、组织工程和生长因子等，其中生长

4、因子研究最为广泛且表现出积极的作用。本文研究依据力生长因子(mechano-growthfactor,MGF)E肽(下文中缩写为MGF)在力学刺激、严重低氧条件下对细胞的保护作用、促细胞迁移能力以及组织修复方面的应用潜力，考察了在正常培养条件、力学损伤或严重低氧(3%)条件下MGF对ACL成纤维细胞迁移、增殖、ECM合成、凋亡的影响及相关的分子机制，并建立ACL撕裂损伤动物模型，进一步验证了MGF对ACL再生与修复的调控作用。本文的主要研究内容以及相关结果如下：1)MGF改善了损伤ACL成纤维细胞的增殖、ECM合成并抑制了基

5、质金属蛋白酶2(matrixmetalloproteinase2,MMP-2)的表达与活性利用MGF处理ACL成纤维细胞后，通过Flexcell4000建立ACL成纤维细胞损伤模型，并在损伤后立即或继续短期培养后进行分析。结果显示损伤后ACL成纤维细胞MMP-2蛋白表达水平与活性显著性上调，细胞增殖能力降低，III型胶原表达升高，而继续培养后III型胶原表达降低，细胞增殖能力未能自我修复。MGF预处理后降低了损伤ACL成纤维细胞中MMP-2、III型胶原表达，提高了细胞增殖能力，继续培养后MGF降低了MMP-2的表达与活性，

6、促进了III型胶原表达与细胞增殖。MEK-ERK1/2信号通路参与了MGF对损伤ACL成纤维细胞增殖的调控。建立ACL撕裂损伤动物模型并进行分析，结果显示ACL损伤2周后少量细胞开始增殖，胶原纤维及其它ECM含量很低，而MGF显著提高了ECM的合成与分泌，提高了细胞增殖能力。4周时，单独损伤组中ECM含量增加，存在少量细胞增殖现象。相较于单独损伤组，MGF依然表现出促ECM合成与细胞增殖能力。2)MGF降低了严重低氧引起的ACL成纤维细胞凋亡，并促进了ACL撕裂损伤I重庆大学博士学位论文后血管生成当ACL成纤维细胞在3%低氧

7、条件下培养24h时，细胞中低氧诱导因子1(hypoxiainduciblefactor1,HIF-1表达水平显著增加，出现明显凋亡现象。检测凋亡相关基因与前体蛋白发现，caspase-3/7/9基因表达水平均显著性上调，线粒体途径相关凋亡蛋白发生变化。低浓度MGF(1、5、10ng/ml)预处理降低了ACL成纤维细胞中HIF-1表达、细胞凋亡，并抑制了caspase-3/7/9基因表达。低浓度MGF通过线粒体途径与MEK-ERK1/2、PI3K-Akt通路调控了严重低氧条件下ACL成纤维细胞凋亡。高浓度的MGF(2

8、0、50、100ng/ml)未表现出保护ACL成纤维细胞免于低氧引起的细胞凋亡的作用。进一步在动物模型中验证发现，ACL损伤2周时HIF-1显著高表达，细胞凋亡上升，少量的基质细胞衍生因子1(stromalcell-derivedfactor1SDF-1、CXCR4在损伤位点开