壳聚糖 /β- 甘油磷酸 / 胶原蛋白水凝胶联合间充质干细胞:慢性跟腱损伤治疗新希望

【字体: 时间:2025年02月28日 来源:Journal of Orthopaedic Surgery and Research 2.8

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  为解决慢性跟腱损伤治疗效果不佳问题,长江大学附属荆州医院研究人员开展壳聚糖 /β- 甘油磷酸 / 胶原蛋白(C/GP/Co)水凝胶联合骨髓间充质干细胞(MSCs)治疗慢性跟腱损伤研究,发现该水凝胶可通过 Akt/GSK-3β 通路促进跟腱愈合,为治疗提供新方向。

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  在运动的世界里,跟腱就像人体的 “弹簧”,连接着小腿肌肉和脚跟,帮助人们完成跑跳等各种动作。然而,一旦这个 “弹簧” 受伤,尤其是慢性跟腱损伤,对患者来说可太痛苦了。常见的急性跟腱损伤若没得到妥善处理,很容易发展成慢性损伤,疼痛、肿胀和功能受限成了患者生活的常态,极大地降低了生活质量。
目前,慢性跟腱损伤的治疗手段不少,保守治疗、手术治疗以及再生治疗等都在应用,但效果却不尽如人意。医生和科研人员都在努力寻找更有效的治疗方法,这时候,长江大学附属荆州医院的研究人员站了出来,开展了一项极具意义的研究,为攻克慢性跟腱损伤难题带来了新希望。他们聚焦于壳聚糖 /β- 甘油磷酸 / 胶原蛋白(C/GP/Co)水凝胶联合骨髓间充质干细胞(MSCs)对慢性跟腱损伤的治疗效果,相关成果意义非凡。

研究人员为了完成这项研究,采用了多种关键技术方法。他们先从 4 周龄的雄性 Sprague-Dawley(SD)大鼠中分离和培养骨髓间充质干细胞。实验动物模型方面,建立慢性跟腱损伤大鼠模型后,将大鼠分为生理盐水(模型)组、C/GP/Co 水凝胶组、C/GP/Co/MSCs 水凝胶组和正常对照组进行研究。同时,运用了蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测信号通路和凋亡相关蛋白表达,通过组织染色技术(如苏木精 - 伊红(H&E)染色、Masson 三色染色、免疫组化染色和免疫荧光染色)观察组织形态学变化,还进行了生物力学测试评估跟腱的力学性能 。

下面来看看具体的研究结果:

  • 水凝胶的性质:C/GP/Co 水凝胶在室温下呈液态,37°C 时可凝胶化,pH 值为 7.30,凝胶化时间约 8 分钟,这一特性便于与 MSCs 混合进行体内注射。
  • 相关蛋白表达:Western blot 分析显示,模型组中 p-AKT 和 p-GSK水平低于对照组,表明肌腱愈合受损。C/GP/Co 水凝胶组的 p-AKT 和 p-GSK水平高于模型组,而 C/GP/Co/MSCs 水凝胶组的这两种蛋白水平最高,说明 MSCs 增强了水凝胶的治疗效果。同时,C/GP/Co/MSCs 水凝胶组抗凋亡蛋白 Bcl-2 表达增加,促凋亡蛋白 Bax 表达减少,提示该水凝胶可减轻跟腱组织凋亡。
  • 组织学分析:H&E 染色和 Masson 三色染色结果显示,模型组和 C/GP/Co 水凝胶组的胶原排列紊乱,而 C/GP/Co/MSCs 水凝胶组和对照组的肌腱纤维排列整齐,类似正常肌腱结构,且 C/GP/Co/MSCs 水凝胶组的胶原纤维组织和密度更好。
  • 免疫组化分析:免疫组化染色显示,C/GP/Co/MSCs 水凝胶组中肌腱病标志物 Caspase-3 的染色强度低于模型组,同时该组的 I 型胶原(Col 1)表达增加,III 型胶原(Col 3)表达减少,表明水凝胶促进了肌腱的修复。
  • 免疫荧光分析:免疫荧光染色表明,模型组炎症标志物 CD163 和 CD206 表达显著增加,而 C/GP/Co/MSCs 水凝胶组这两种标志物的表达进一步降低,显示出该水凝胶的抗炎作用。
  • 生物力学测试:生物力学测试发现,模型组跟腱的最大拉伸强度最低,C/GP/Co/MSCs 水凝胶组的拉伸强度显著高于 C/GP/Co 水凝胶组,接近正常对照组水平,说明该水凝胶增强了跟腱的力学性能。

综合研究结果和讨论部分,这项研究意义重大。C/GP/Co/MSCs 水凝胶通过激活 Akt/GSK-3β 通路,有效抑制了慢性跟腱组织中的炎症和细胞凋亡,促进了肌腱的修复和再生。C/GP/Co 复合支架为 MSCs 提供了良好的微环境,促进其黏附、增殖和分化,同时增加了胶原沉积,提高了跟腱的生物力学性能。这一研究成果表明,C/GP/Co/MSCs 水凝胶在慢性跟腱损伤治疗方面具有巨大的潜力,为临床治疗提供了新的思路和方法。不过,研究也存在一些局限性,比如对 Akt/GSK-3β 信号通路的研究还停留在相关性层面,样本量较小且研究周期较短。未来还需要进一步深入研究,以明确该通路的具体机制,验证长期治疗效果,推动这一治疗方法从实验室走向临床应用,真正造福广大慢性跟腱损伤患者。

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