《Acta Biomaterialia》：Collagen Behavior in the Human Broad Ligament under Biaxial Tensile Testing with Small-Angle X-ray Scattering
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安妮卡·冯·谢德特（Annika vom Scheidt）|尤斯蒂娜·A·尼斯特拉夫斯卡（Justyna A. Niestrawska）|达尼埃莱·利普兰迪（Daniele Liprandi）|安妮卡·H·莫泽（Annika H. Meuser）|露西·胡克（Lucie Huck
安妮卡·冯·谢德特（Annika vom Scheidt）|尤斯蒂娜·A·尼斯特拉夫斯卡（Justyna A. Niestrawska）|达尼埃莱·利普兰迪（Daniele Liprandi）|安妮卡·H·莫泽（Annika H. Meuser）|露西·胡克（Lucie Hucke）|伊姆克·A.K. 菲德勒（Imke A.K. Fiedler）|本尼迪克特·索霍尔（Benedikt Sochor）|马蒂亚斯·施瓦茨科夫（Matthias Schwartzkopf）|贡杜拉·G·舒尔茨-坦齐尔（Gundula G. Schulze-Tanzil）|安娜·桑巴莱（Anna Sambale）|埃里克·欧克勒（Eric Euchler）|达斯汀·莫比乌斯（Dustin M?bius）|本杰明·昂德鲁施卡（Benjamin Ondruschka）|尼尔斯·哈默（Niels Hammer）
格拉茨医科大学（Medical University of Graz）戈特弗里德·沙茨研究中心（Gottfried Schatz Research Center）宏观与临床解剖学部门，地址：Auenbruggerplatz 25，8036格拉茨，奥地利
摘要
人类阔韧带（broad ligament）作为子宫支持系统的一部分，将子宫横向连接到骨盆。尽管它是该系统的重要组成部分，但其在盆腔器官脱垂（pelvic organ prolapse）中的作用仍不明确。目前关于衰老是否会影响阔韧带的组成和生物力学特性的认识仍然有限，这种情况在其他子宫韧带中也有观察到。本研究在体外（ex vivo）条件下，对比了年轻（n = 7）和老年（n = 19）女性个体的阔韧带中最大的部分——子宫间膜（mesometrium）。首先通过组织学和免疫荧光标记方法评估了细胞外基质（extracellular matrix）的组成和胶原纤维的排列方向；其次在生理范围内的双轴拉伸测试中，利用小角X射线散射（SAXS）技术量化了胶原纤维的纳米级变形情况。
不同个体之间的肌肉和I型/III型胶原含量存在差异，但与年龄无关。糖胺聚糖（glycosaminoglycan）含量在各年龄组间没有显著差异。组织学和SAXS分析显示存在两种相互垂直的胶原纤维/纤维束类型。在SAXS检测中，未受负载的子宫间膜样本表现出较高的胶原纤维分散度（82-105°），其平均D间距没有差异（年轻组：64.96 nm（四分位数范围IQR：64.94-64.98 nm）；老年组：64.96 nm（IQR：64.92-64.97 nm））。年轻样本的纳米级纤维应变没有显著变化，而老年样本的纤维应变响应则存在明显差异。
观察到的这两种相互垂直的纤维束类型表明子宫间膜具有适应多轴载荷的能力。虽然未发现年龄对纳米级胶原变形响应有显著影响，但老年样本内的变化表明除了衰老之外，还有其他影响因素，例如AGE（年龄相关的蛋白质）的积累。这突显了研究临床因素和疾病如何影响子宫支持系统中的胶原成分的必要性。
意义声明
子宫间膜作为阔韧带的一部分，对子宫起到支撑作用，但对其机械特性的研究尚不足。本研究利用先进的成像技术（SAXS）和双轴拉伸实验，探讨了胶原这种关键结构蛋白在年轻和老年样本中的负载响应，并通过组织学方法分析了细胞外基质（ECM）的组成。与其他子宫韧带不同，阔韧带在ECM组成和结构上未表现出明显的年龄相关差异。老年样本的胶原纳米级响应存在变化，这表明随着年龄增长，ECM中的载荷传递方式可能发生了变化。本研究有助于加深对子宫支持系统的理解，并为未来关于衰老和盆腔健康的研究奠定基础。
引言
在健康人群中，子宫通过肌肉、韧带和筋膜固定在骨盆内。随着激素变化、生育经历和年龄增长，这些支撑结构的机械性能会下降。这种退化可能导致盆腔底功能障碍，据估计40岁以上的女性中有25-50%受到影响[1]，预计未来几十年这一比例还将上升[2]。虽然盆腔底从下方主动支撑子宫和宫颈，但子宫韧带通过将子宫和宫颈连接到骨盆内壁提供被动支撑。在子宫脱垂的情况下，子宫的支撑结构变得脆弱，导致子宫从原始位置向下移至阴道[3]。迄今为止，这些结构的精确组成和机械特性及其对子宫支持的贡献仍知之甚少[4]。
作为“被动”支撑结构的一部分，阔韧带将子宫横向连接到骨盆，可分为三个部分：子宫间膜从子宫体延伸至骨盆内壁并与腹膜结合；卵巢系膜（mesovarium将卵巢与子宫间膜连接起来；输卵管系膜（mesosalpinx包裹并固定输卵管。子宫间膜构成了阔韧带的主要部分，主要由含有供应子宫血管和神经的双层腹膜构成[5]。
虽然其他子宫结构的相关形态力学特性已得到研究，但对阔韧带的研究较少。单轴拉伸实验显示，圆韧带（round ligament）和子宫骶韧带（uterosacral ligament）的硬度随年龄增长而增加，但阔韧带并未表现出这种变化[6]。尽管单轴实验未发现阔韧带的年龄相关变化，但它们显示出较低的硬度和非线性响应特性[6,7]。由于单轴实验可能无法全面反映组织的多轴加载情况[8]，因此在多轴加载条件下可能更能揭示影响基质-纤维相互作用或纤维分散的年龄相关变化。目前尚不清楚子宫间膜在体内的确切变形情况，但有研究报道健康女性在最大Valsalva压力下其变形程度约为25%[9]。由于阔韧带在头尾方向上比子宫骶韧带更宽且附着更灵活，实际变形程度可能低于25%。
子宫支撑结构的载荷-变形行为由细胞外基质（ECM）的成分决定[10]，尤其是弹性蛋白（elastin）和胶原[11][12][13][14]。胶原为组织提供结构和抗拉强度的能力不仅取决于其层次结构，还取决于胶原纤维和纤维束的排列方向，这些因素调控了软组织在加载下的变形反应[10,12]。
研究表明，胶原和弹性蛋白的变化与盆腔底功能障碍有关：胶原纤维直径和浓度的增加与失禁有关[15]。患有子宫脱垂的女性患者的盆腔底和子宫支撑组织中的胶原代谢发生改变[16]。子宫脱垂患者阴道和子宫旁组织中的胶原浓度较低[17]。子宫骶韧带和子宫系膜在ECM组成上发生变化，尤其是胶原含量、金属蛋白酶和糖蛋白的含量[16,18,19]，但相关研究结果存在矛盾[20]。因此，为了解子宫间膜机械性能随年龄变化的潜在原因，评估ECM组成和胶原特性至关重要。
生物组织（如肌肉和骨骼）中的胶原纤维D间距和排列方向可以通过小角X射线散射（SAXS）在纳米尺度上进行体外分析[21][22][23]。在组织宏观变形的同时进行SAXS测量，可以确定胶原组织和纤维的纳米级响应[18]。结合变形下的SAXS分析与ECM分析，有助于了解胶原组织中的载荷传递机制。
因此，在本研究中，我们结合了SAXS和双轴拉伸测试以及基于组织学的ECM分析，对年轻和老年女性的
子宫间膜样本进行了研究（图1）。通过分析
子宫间膜在变形过程中的胶原机械行为及其与ECM和组织成分（I型、III型胶原和肌肉纤维）的关系，我们旨在验证以下假设：
1.年轻和老年女性的子宫间膜ECM组成存在差异。
2.年轻和老年女性的子宫间膜中未受负载的胶原纤维特性存在差异（D间距较小，纤维排列和分散度不同）。
3.胶原纤维在拉伸测试中的纳米级响应随年龄变化而改变。
部分摘录
样本采集与制备
来自26名已故女性（年龄18-89岁，平均年龄63±26岁）的子宫间膜样本在奥地利格拉茨医科大学的宏观与临床解剖学部门以及德国汉堡-埃彭多夫大学医学中心的法医学研究所死后采集（图1 A）。格拉茨医科大学伦理委员会（编号35-056 ex 22/23）和汉堡-埃彭多夫大学医学中心伦理委员会（编号2021-300029-WF）对样本采集过程进行了审核
组织学结果显示，年轻和老年样本中均存在肌肉、I型及III型胶原纤维、弹性纤维和糖胺聚糖，且个体间存在较大差异
Masson Golder三色染色（n = 24个样本）显示，年轻和老年样本中均存在大量肌肉纤维。平均肌肉比例在不同年龄组间没有差异（图3 B/C）。间苯二酚-品红染色（resorcin fuchsin staining）显示，年轻和老年样本中都存在少量弹性纤维（图3 D/E）。
免疫染色证实样本中含有丰富的细胞以及I型和III型胶原。不同样本间I型与III型胶原的比例差异显著
讨论
本体外研究表明，阔韧带子宫间膜部分的胶原纤维在低生理相关应变下的双轴拉伸响应存在明显差异。研究结合了小角X射线散射和同步拉伸测试，发现老年组的纳米级响应具有显著变异性。对ECM组成的分析未发现明显的年龄相关差异。
子宫间膜被证实是一种富含细胞的组织
CRediT作者贡献声明
安妮卡·冯·谢德特（Annika vom Scheidt）：概念构思、数据管理、正式分析、资金筹集、实验设计、方法论制定、项目管理、软件使用、实验监督、结果验证、数据可视化、初稿撰写及审稿编辑。尤斯蒂娜·A·尼斯特拉夫斯卡（Justyna A. Niestrawska）：实验设计、方法论制定、实验监督、审稿编辑。达尼埃莱·利普兰迪（Daniele Liprandi）：正式分析、实验设计、软件使用、结果验证、数据可视化、初稿撰写及审稿编辑。安妮卡·H.
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安妮卡·冯·谢德特（Annika vom Scheidt）：审稿编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、实验监督、软件使用、资源协调、项目管理、方法论制定、数据管理、概念构思。尤斯蒂娜·A·尼斯特拉夫斯卡（Justyna A. Niestrawska）：审稿编辑、实验监督、方法论制定、初稿撰写。达尼埃莱·利普兰迪（Daniele Liprandi）：审稿编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、软件使用、实验设计、正式分析。安妮卡
