肌线粒体功能障碍以及从肌腱病患者获取的成腱细胞中WNT5A和BNIP3表达的增加

《JSES International》：Mitochondria Dysfunction and Increased Expression of WNT5A and BNIP3 in Tenocytes Obtained from Patients with Tendinopathy

肌腱病患者的病理性肌腱与正常肌腱来源的成纤维细胞中线粒体功能存在显著差异。通过TEM观察到病理性肌腱细胞中线粒体结构异常及吞噬体现象，膜电位显著降低（p<0.0001），并伴随WNT5A和BNIP3基因表达上调（ Nanostring和qRT-PCR验证）。临床数据显示病理性肌腱 Bonar评分显著高于正常组（7.4 vs 0.9，p<0.0001）。研究证实线粒体功能障碍在肌腱病发生中起重要作用，提示WNT5A/BNIP3通路可能成为治疗靶点。

　　
本研究聚焦于肌腱退行性病变（tendinopathy）的病理机制，重点探索线粒体功能障碍与基因表达异常在腱细胞病变中的关联。研究团队通过收集13例上肢退行性肌腱（包括肱二头肌、肩袖肌腱等）和9例下肢正常肌腱样本，结合细胞培养与分子生物学技术，系统性地分析了腱细胞中线粒体功能、增殖分化能力及基因表达谱的变化。

在细胞学特征方面，正常肌腱来源的腱细胞表现出更强的增殖能力和存活率。通过集落形成单位（CFU）实验发现，正常组腱细胞形成集落数量显著高于退行性组（p=0.026），MTT检测显示正常组细胞活力提升17.3%（p=0.017）。这种生物学特性差异可能与肌腱所处的解剖位置及受力模式有关：上肢肌腱长期承受更高频率的拉力，而下肢肌腱（如腘绳肌、髌腱）则更多暴露于静态负荷。值得注意的是，退行性组腱细胞呈现异常的脂肪分化倾向（p=0.025），但成骨（ALZARIN红染色）和软骨分化（ALCIN蓝染色）能力与正常组无统计学差异。

线粒体超微结构分析揭示了关键病理特征。透射电镜显示退行性组腱细胞中线粒体存在明显病理改变：约38%的细胞呈现线粒体嵴结构紊乱（图3A），并伴随自噬溶酶体吞噬线粒体的现象（线粒体被吞噬体包裹，占比达21%）。相比之下，正常组腱细胞线粒体呈现典型杯状嵴结构，基质密度高且嵴间空隙均匀。这种差异在特定案例中尤为显著：一名52岁男性肱二头肌腱炎患者样本中，线粒体膜电位检测显示Δψm值较正常组下降62%（p<0.0001），且存在大量破碎的线粒体（占比达43%）。这些形态学改变与功能检测一致：TMRM荧光强度/背景值比值在退行性组仅为正常组的31%（p<0.0001）。

基因表达谱分析发现了两组关键靶点。纳米字符串（NanoString）和实时定量PCR（qRT-PCR）均验证了WNT5A和BNIP3的显著上调：WNT5A在退行性组表达量是正常组的2.2倍（p=0.0027），BNIP3达1.7倍（p=0.0021）。WNT5A作为WNT信号通路核心组分，其异常表达可能通过激活RhoA通路干扰细胞骨架重构。BNIP3作为线粒体自噬受体，其高表达直接导致线粒体被吞噬体清除，形成恶性循环。此外，VEGFA（1.63倍，p=0.0017）和IDH2（1.69倍，p=0.0014）的异常表达提示微血管生成和代谢重编程可能参与腱细胞再生障碍。

研究还发现，退行性组存在显著的氧化应激前兆：虽然DCFDA检测显示ROS生成量未达显著差异（p=0.07），但电镜观察显示线粒体膜电位异常（Δψm降低62%）。这种氧化损伤可能通过激活caspase-3途径促进细胞凋亡，但具体机制仍需进一步验证。

在临床相关性方面，研究创新性地引入Bonar评分系统（0-10分），发现退行性组平均评分7.4（p<0.0001），其中10分代表严重纤维化伴新生血管增生。这种评分系统有效区分了临床诊断明确的退行性肌腱（如肩袖撕裂、肱骨外上髁炎）与正常肌腱（主要来自ACL重建手术）。值得注意的是，退行性组患者的平均年龄（63.1岁）显著高于正常组（27.4岁，p<0.0001），提示年龄加速线粒体衰退在肌腱退行性病变中的潜在作用。

研究局限性包括样本来源差异（上肢vs下肢）、性别比例失衡（退行性组男性占76.9%，正常组女性占66.7%），以及样本量较小（n=5-13）。此外，纳米字符串分析虽发现多基因差异（共5个上调、8个下调），但经多重检验校正后仅WNT5A和BNIP3达到显著水平（调整后p<0.05）。未来研究需扩大样本量并纳入年龄匹配的对照组。

该研究首次系统揭示了人类退行性肌腱中线粒体功能障碍的分子机制，为开发靶向线粒体的治疗策略提供了理论依据。例如，已证实有效的elamipretide（ Szeto-Schiller-31）可通过稳定线粒体内膜电位改善小鼠模型中的肌腱再生。后续研究可结合单细胞测序技术解析不同区域肌腱细胞亚群中线粒体功能的异质性，或通过动物实验验证靶向WNT5A/BNIP3的干预措施对肌腱退行性病变的治疗效果。