肌腱和韧带止点损伤修复后,骨-肌腱结合部(Bone-Tendon Junction,BTJ)仅以瘢痕连接愈合,难以恢复原本的软骨性连接,有损其传递和缓冲应力的功能,再损伤率高。TGF-β1是促使BTJ愈合中瘢痕形成的关键因子。我们在前期工作中通过抑制TGF-β1/Smad信号通路抑制了瘢痕增生。在此基础上,本研究拟构建大鼠BTJ损伤修复模型,在体研究TGF-β1及Smad在其愈合过程中的分布与瘢痕形成的相关性;分别在愈合与重塑的不同时期,用针对TGF-β1、Smad2、Smad3的siRNA转染BTJ,抑制TGF-β1/Smad信号通路,观察抑制后BTJ的细胞和细胞外基质的变化及生物力学改变,以期抑制愈合后的瘢痕增生,促进软骨性连接重塑,提高其极限负荷和强度。本研究可望阐明TGF-β1/Smad信号通路对BTJ瘢痕愈合与重塑的调节机制,为基因治疗促进BTJ愈合后的软骨性重塑提供新的思路。
rotator cuff tear;tendon-bone healing;animal model;signal pathway;lentivirus
一、项目背景肩袖损伤是一类常见的关节运动损伤类疾病,但是肩袖术后愈合失败发生再撕裂的比率仍然较高,腱骨界面常常被认为是关节损伤修复早期的薄弱点,外科手术修补后的肩袖以瘢痕重塑的形式愈合,有多种炎症因子和生长因子参与修复重建过程,而TGF-β1是促使BTJ愈合中瘢痕形成的关键因子,前人研究发现,通过抑制TGF-β1/Smad信号通路可以抑制瘢痕增生。二、主要研究内容通过构建SD大鼠冈上肌BTJ损伤的修复模型,在体研究TGF-β1及Smad在其愈合过程中的分布与瘢痕形成的相关性;分别在愈合与重塑的不同时期,用针对沉默TGF-β1、Smad蛋白家族设计的慢病毒感染BTJ,抑制TGF-β1/Smad信号通路,观察抑制后的BTJ细胞和细胞外基质的变化及相关生物学、生物力学的改变,分析此信号通路对肩袖BTJ愈合的调节机制三、重要结果1、建立并完善了大鼠SD冈上肌损伤修复动物模型;2、设计并筛选出了针对SD大鼠高效抑制TGF-β1、Smad2、Smad3的siRNA序列,分别是 TGFβ1CAGCUGUACAUUGACUUUA 抑制率65.39%±4.8;Smad2CUGAAUAAGUAACUGGCTG 抑制率72.58%±3.2;Smad3GCUGUUCCAGCGUGUCUUA 抑制率80.69%±2.6。3、确定了TGF-β1、Smad2、Smad3 各组siRNA的最佳转染浓度于时间TGFTGFβ1 最佳转染浓度100nmol/L; 最佳转染时间48h;Smad2 最佳转染浓度100nmol/L; 最佳转染时间72h;Smad3最佳转染浓度150nmol/L; 最佳转染时间72h;4、对TGFβ1、Smad2、Smad3分别包装出对靶基因抑制有效的慢病毒(细胞水平验证),免疫印迹法检测各组抑制率为TGFβ150.79%±12.3; Smad264.33%±4.6; Smad372.64%±7.5。四、重要结论1、慢病毒介导的RNAi技术可以作为沉默SD大鼠肩袖TGF-β1/Smad信号通路的安全有效的方法;2、抑制TGF-β1/Smad信号通路中TGF-β1、Smad2、Smad3不影响SD大鼠肩袖损伤愈合自然过程;3、抑制Smad3的表达有利于促进SD大鼠冈上肌损伤的愈合,改善瘢痕组织结构,促进BTJ软骨性重塑。