胶原蛋白V调控成熟雌性小鼠髌腱稳态维持及力学特性的关键作用

这篇研究通过诱导性敲除成熟小鼠的Col5a1基因，首次揭示了胶原蛋白V（Col V）在维持健康成熟肌腱稳态中的核心作用。实验表明，Col V表达降低30天后，髌腱出现基质重塑异常，表现为细胞外基质（ECM）基因表达改变、胶原纤维直径分布紊乱，并导致断裂力学性能下降（最大负荷降低48%），为经典埃勒斯-当洛斯综合征（cEDS）的肌腱病理机制提供了新见解。

　　

胶原蛋白V调控成熟肌腱稳态的机制探索

基因表达层面的显著变化

通过诱导性敲除Col5a1建立的成熟小鼠模型显示，完全敲除组（I-Col5a1^-/-）的Col5a1表达量下降48%。基因芯片分析揭示：小分子富含亮氨酸蛋白聚糖（SLRP）家族成员Aspn和Dcn表达下调，而Col1a1、Col11a1和Mmp9表达显著上调。特别值得注意的是，蛋白聚糖Acan呈现剂量依赖性变化——仅在杂合敲除组（I-Col5a1^+/-）中下调，提示Col V可能通过差异调控ECM成分维持肌腱功能。

组织结构的多尺度表征

虽然H&E染色显示各组细胞密度和形态无差异，但透射电镜（TEM）揭示了纳米级的结构改变：完全敲除组的胶原纤维直径分布发生显著偏移，104-155nm区间纤维比例增加（p<0.001）。这种纤维直径分布的改变与既往发育期Col V缺失研究中的发现形成鲜明对比，表明成熟肌腱的基质重塑具有独特模式。

力学性能的特定损伤

生物力学测试呈现选择性功能缺陷：在刚度、模量等亚失效参数不变的情况下，完全敲除组的最大负荷和最大应力分别降低28%和32%（p<0.05）。所有样本均在胫骨止点处断裂，暗示Col V可能通过调控肌腱-骨界面基质的组织方式影响力学完整性。值得注意的是，动态模量和相位角在4%应变下的频率扫描中未见组间差异，说明Col V主要影响极限承载能力而非粘弹性响应。

临床意义的深入探讨

该研究首次证实：即使在基质结构已建立的成熟肌腱中，Col V仍持续参与ECM动态平衡。其调控机制可能涉及：

1. 1.

   与胶原蛋白XI（Col XI）的功能代偿关系

2. 2.

   通过SLRP家族成员（如decorin）维持纤维组装

3. 3.

   调控Mmp9介导的基质重塑节律

   这些发现为理解cEDS患者肌腱脆弱性提供了新视角，并为靶向基质稳态的治疗策略开发奠定理论基础。

未来研究方向建议

作者指出当前模型的局限性包括：

• •

  敲除效率仅达48%

• •

  缺乏蛋白质水平验证

• •

  仅使用雌性小鼠模型

  建议后续研究可探索Col V在性别差异中的作用，以及长期敲除对肌腱老化的影响。此外，Col V与Col XI在基质组装中的协同机制、与生物钟基因的调控关系等，都是值得深入探索的方向。