《Advanced Science》:Unravelling the Distinct Phenotype and Mechanosensitive Properties of Different Tendon Cell Populations
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肌腱病源于细胞适应不良性反应,但其驱动因素仍不清楚。在本研究中,研究人员分离并表征了一个位于束间基质(interfascicular matrix, IFM)内的、此前被忽视的肌腱细胞群体,并证明了其作为肌腱中一种高度力学敏感细胞的重要性。研究人员首次成功实现
肌腱病源于细胞适应不良性反应,但其驱动因素仍不清楚。在本研究中,研究人员分离并表征了一个位于束间基质(interfascicular matrix, IFM)内的、此前被忽视的肌腱细胞群体,并证明了其作为肌腱中一种高度力学敏感细胞的重要性。研究人员首次成功实现了富集的原代IFM细胞和束状基质(fascicular matrix, FM)细胞的分离与长期培养,从而能够直接比较它们的表型和力学敏感性。IFM细胞对刚性基底表现出强烈反应,出现细胞骨架重塑、腱原性及细胞外基质(extracellular matrix, ECM)基因表达的快速漂移以及增殖能力下降,而FM细胞则基本保持不变。关键的是,将IFM细胞转移至柔顺的、模拟IFM的基底上,其增殖能力和形态得到恢复,基因表达也得到部分恢复。这项工作将IFM细胞定义为一种高度力学敏感的肌腱细胞群体。此外,它还使得建立一个明确的培养框架成为可能,该框架支持在体外维持IFM关键表型特征,并通过识别不同区域对力学微环境的不同反应,为肌腱细胞异质性提供了新的视角。
肌腱病是一类以慢性疼痛和功能障碍为特征的常见肌腱疾病。尽管患病率不断上升,但由于对疾病进展的细胞机制理解不足,有效治疗策略仍然缺乏。肌腱由高度有序的胶原束(fascicles)和柔软的、富含非胶原成分的束间基质(interfascicular matrix, IFM)构成。IFM在肌腱功能中具有重要作用,它允许束间剪切以分散肌腱所承受的应变。近年来的单细胞转录组学研究在小鼠、马和人肌腱中发现了不同的细胞亚群,提示不同细胞群体在生理和疾病中具有独立作用。然而,由于缺乏分离这些细胞的方法,将这些数据与肌腱微环境联系起来并阐明其功能仍具挑战。IFM区域细胞密度高,并且体内及外植体研究表明其具有更活跃的代谢表型,而FM细胞则呈细长成纤维细胞形态。有证据表明IFM细胞可能驱动肌腱炎症和退变,但这仅是从原位研究推断而来,因为没有既定方案可以分离IFM和FM细胞。此外,损伤和老化均会使IFM硬化,这可能通过异常的力学传导通路影响IFM细胞功能,并可能形成恶性循环。因此,迫切需要建立分离方法,明确不同肌腱细胞群体的表型及其对力学微环境的响应。
基于上述问题,研究人员首次利用大鼠尾腱的独特解剖结构,通过连续酶消化成功分离了富集的IFM和FM细胞群体,并实现了长期培养。研究发现,IFM细胞对底物刚度具有高度敏感性:在刚性培养表面(如组织培养塑料,TCP)上,IFM细胞出现显著的细胞骨架重塑、腱原性及细胞外基质(ECM)基因表达快速漂移和增殖能力下降,而FM细胞则相对稳定。关键的是,将IFM细胞转移至柔顺的、