医学上ACL是什么单细胞RNA测序发现促进成软骨再生的LRP1+LDSCs亚群

新闻资讯2026-04-23 22:04:49

肌腱-骨界面(TBI)的愈合在骨科和运动医学中是一个重要的临床挑战,影响着前交叉韧带(ACL)重建、旋转袖修复和跟腱重建等手术的疗效[1]、[2]、[3]、[4]。这些手术中TBI愈合不足常常导致持续疼痛、功能障碍以及手术失败风险增加[5]、[6]。ACL损伤是膝关节最常见的疾病之一[7],尤其是在运动员中,流行病学数据显示普通人群中ACL损伤率为每10万人年30-78例,而运动员中则为每10万人年150-370例[8]、[9]。前交叉韧带重建(ACLR)是目前的标准治疗方法,通过将肌腱移植组织固定在骨隧道中来恢复膝关节功能[10]。尽管进行了手术干预,一些患者仍可能出现术后并发症,如骨关节炎(OA)和软骨退化,以及移植相关的挑战,如肌腱-骨愈合不良或移植失败,这可能阻碍患者恢复到受伤前的活动水平,有时甚至需要再次手术[11]、[12]。这些临床问题主要源于关键的肌腱-骨界面(TBI)愈合不良,ACLR诱导的纤维血管疤痕组织无法模拟天然纤维软骨的过渡,导致整合效果较差,移植失败风险增加[13]、[14]、[15]、[16]、[17]。

为了解决这一未满足的临床需求,再生医学的最新进展表明,间充质干细胞(MSCs)由于其增殖能力、自我更新能力和多向分化潜能(成骨、成软骨、成腱)[18]、[19]、[20]、[21]而展现出广阔的治疗潜力。值得注意的是,从ACL中分离出的韧带源性干细胞(LDSCs)在成腱和成软骨分化方面优于骨髓源性干细胞(BMSCs)和脂肪源性干细胞(ADSCs)[22]、[23]、[24]、[25]、[26]。作为天然适应韧带微环境的组织驻留干细胞,LDSCs在修复过程中能够迅速激活并迁移到损伤部位[27]、[28]。这些独特特性使LDSCs成为TBI再生的理想候选细胞。

尽管LDSCs为TBI修复提供了有前景的治疗途径,但其临床应用仍受到有限研究的限制。关键在于,与其他MSC亚群一样,LDSCs在不同亚群间可能存在功能异质性。目前对LDSCs亚群分类和功能特性的理解尚不全面,这不仅阻碍了对其生物学特性的精确解析,也影响了关键治疗靶点的系统识别。肌腱-骨界面处的纤维软骨层主要起到缓解应力集中、促进拉伸负荷从柔软肌腱向坚硬骨骼逐渐过渡的作用,从而降低界面处失败的风险[30]。因此,促进ACLR后的纤维软骨再生对于实现移植组织与骨隧道的牢固整合至关重要。为了识别具有更强成软骨能力的LDSC亚群,我们关注了低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1)——该蛋白属于低密度脂蛋白受体(LDLR)基因家族——基于先前的研究,该蛋白在肌肉骨骼发育和疾病过程中的骨再生和重塑中起重要作用[31]。在软骨细胞中,LRP1通过抑制与软骨退化相关的酶来促进关节软骨的存活[32],同时通过促进生长板增殖软骨细胞的CCN2内吞作用来促进成软骨分化[33]。

尽管细胞疗法具有优势,但仍存在免疫排斥、肿瘤发生和血栓栓塞等风险[34]。鉴于对基于MSCs的疗法的安全性担忧,以及已知MSCs主要通过旁分泌机制发挥作用,细胞外囊泡(EVs)已成为治疗开发的有希望的替代方案[35]、[36]、[37]。EVs是通过胞吐作用释放的双膜囊泡,携带多种生物活性物质,如信使RNA(mRNAs)、microRNAs(miRNAs)、信号蛋白和脂质[38]。这些囊泡通过传递miRNAs和蛋白质来调节受体细胞的功能和基因表达[39]。重要的是,MSCs来源的EVs具有类似干细胞的生物学特性,包括组织修复和免疫调节能力[40]。因此,EVs代表了传统细胞疗法的有前景的无细胞替代方案。最近使用BMSCs、ADSCs和肌腱源性干细胞(TDSCs)来源的EVs的研究进一步验证了它们在促进TBI愈合方面的有效性[41]、[42]、[43]、[44]。

因此,本研究利用大鼠模型探讨了LRP1+韧带源性干细胞-EVs(LRP1+LDSCs-EVs)在ACLR后TBI愈合中的作用。我们首先通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析验证了人类受伤ACL中LRP1+LDSCs亚群的存在,然后通过荧光激活细胞分选成功分离出大鼠ACL中的LRP1+LDSCs。利用基于水凝胶的细胞外囊泡递送系统的可控释放优势[45]、[46],我们建立了大鼠ACLR模型,并将载有LRP1+LDSCs-EVs的明胶甲基丙烯酸酯(GelMA)水凝胶注入骨隧道,以确定LRP1+LDSCs-EVs是否能通过促进软骨组织形成来增强移植组织与骨隧道的整合。此外,我们还阐明了LRP1+LDSCs-EVs介导TBI修复的分子机制,确定了miR-708-5p/Bambi轴在此过程中的关键调控作用。我们的结果表明,LRP1+LDSCs-EVs显著促进了ACL重建后的TBI功能恢复。