肌腱疾病的发病率有增加和减少肌腱治疗糖尿病(DM)患者的能力。最近的研究也表明在修复肌腱的DM患者病理骨化。因此,本研究的目的是探讨胰岛素补充的影响,糖尿病的一个重要病理生理的刺激,在肌腱祖细胞(TPC)体外增殖和成骨的能力。通过3 tpc collagenase-digested隔绝,马肤浅的指屈肌腱。TPC扩散测量通过MTT试验后3天的单层培养中补充了0、0.007、0.07和0.7纳米胰岛素。tpc体外成骨的能力(茜素红染色、成骨的mRNA表达和碱性磷酸酶生物活性)评估了0,0.07和0.7 nM insulin-supplemented成骨诱导介质。胰岛素(0.7海里)显著增加TPC扩散后3天的单层培养。茜素红染色来TPC成骨的文化展示了强大的细胞聚集和矿化基质分泌,剂量依赖性的方式。Runx2、碱性磷酸酶和骨粘连蛋白mRNA和碱性磷酸酶的生物活性来TPC文化的第14天显著高于骨比未经处理的控制。添加picropodophyllin (PPP),选择性IGF-I受体抑制剂,减轻tpc成骨的能力的增加,表明IGF-I信号扮演重要的角色。我们的研究结果表明,高胰岛素血症可能改变TPC表型和随后影响修复肌腱组织的质量。
腱炎和病变是常见和衰弱受伤的人
肌腱的细胞分数,由成熟的tenocytes和多功能肌腱祖细胞(tpc)非常小(< 1%),但负责合成和细胞外基质(ECM)周转,形成大量的肌腱组织(
外源性胰岛素用于临床管理DM。此外,系统性高胰岛素血次要受损的胰岛素敏感性可以发生在糖尿病早期。而tpc tenogenic表现型的DM肌腱受伤组织在离体培养与high-glucose浓度明显降低,高胰岛素浓度的影响在tpc没有调查(
tpc是从表面孤立数字屈肌肌腱的三(4 - 6岁)健康成年马使用[描述协议之前
通道3 tpc镀
通道3 tpc镀
在天0 7和14成骨的文化媒介是吸气的单层细胞培养和细胞与1毫升4%福尔马林固定在室温下30分钟。固定后,细胞层与PBS洗了三次。一毫升的2%茜素红(Sigma-Aldrich)解决方案(2 g茜素红染料溶解在100毫升Milli-Q水;pH值调整到4.2)被添加到每个好,室温下孵化15分钟。飘散的污点被移除,细胞被用水洗了3 - 4次,直到冲洗液是清楚的。细胞内的矿床层彩色鲜艳的红色。低放大率(10 x)图像得到前成骨分化成骨的文化的和天7和14。一个倒置光学显微镜(徕卡微系统,徕卡应用Suite-LAS-version 6.0)被用来评估矿化基质沉积。
总RNA分离使用先前描述的协议(
用于实时PCR扩增引物。
| 基因 | 序列 | 扩增子(bp) | |
|---|---|---|---|
| Runx2 | 年代 |
5 |
177年 |
| 碱性磷酸酶 | 年代 |
5 |
221年 |
| 骨粘连蛋白 |
年代 |
5 |
190年 |
| 胰岛素受体 | 年代 |
5 |
182年 |
| IGF-I受体 | 年代 |
5 |
212年 |
| EF1-alpha | 年代 |
5 |
328年 |
高山生物活性测定如前所述[
每个样本的相对高山生物活性是由规范测量p-nitrophenol释放DNA /分钟到相应的内容。
DNA含量测定用Quant-iT PicoGreen dsDNA工具包(表达载体)。样本稀释1:5 1 x TE缓冲(10毫米三羟甲基氨基甲烷HCl液,1毫米EDTA, pH值7.5)。连续稀释λ的DNA被用来生成一个标准曲线。复制100
定量数据的正态分布(相对mRNA表达碱性磷酸酶活动)被证实使用Kolmogorov-Smirnov测试使用SigmaPlot 14软件(Systat软件®)。数据代表至少有三个独立的实验,每一式三份完成。所有的结果都表示为
(a) TPC扩散测量通过MTT测定单层培养3天后在基础培养基补充0,0.007,0.07,和0.7 nM / L胰岛素。
经过3天的单层培养与胰岛素,TPC扩散为0.7 nM胰岛素显著增加(~ 2倍,
(一)茜素红点的TPC成骨的文化补充了0,0.07和0.7 nM / L胰岛素。胰岛素促进细胞聚合和矿化基质分泌茜素红染色强度吸收就证明了这一点。规模
胰岛素增加聚合形成和相关茜素红染色TPC成骨的文化(图
在第14天的成骨的文化中,Runx2 mRNA水平显著增加(
碱性磷酸酶的生物活性成骨的文化符合上面的转录结果报告。高山生物活性(更易/ L p-nitrophenol)第14天的成骨的文化与0.7纳米胰岛素(
EF1a mRNA水平(标准化)IGF-I受体,胰岛素受体TPC控制单层的文化基础培养基中维护(Ctrl)和TPC成骨的文化补充了0,0.07和0.7 nM / L胰岛素。
成骨分化的tpc(没有胰岛素补充)没有诱导upregulation IGF-I受体或胰岛素受体信使rna。在成骨的文化的第14天,0.07和0.7纳米胰岛素组显著增加(
(一)茜素红点的TPC成骨的文化与0,0.07和0.7 nM / L胰岛素和100 nM picropodophyllin (PPP)。购买力平价减轻聚合和矿化基质分泌的tpc胰岛素治疗。规模
类似成骨的文化的tpc 0.07和0.7纳米胰岛素也保持在100 nM PPP的存在,一个特定的IGF-I受体抑制剂。添加PPP控制成骨的文化并没有阻止细胞聚合和矿化基质的分泌。然而,增加购买力平价成骨的文化包含胰岛素阻止聚合和沉积矿化矩阵。有最小的茜素红染色吸收成骨的第14天的文化与购买力平价和0.07和0.7纳米胰岛素治疗。
鉴于,0和0.07纳米胰岛素组没有始终彼此不同,以及购买力平价的影响评估在0.7纳米胰岛素组。在第14天成骨的文化接受购买力平价和0.7纳米胰岛素,信使rna Runx2的水平,高山,骨钙素0.7纳米胰岛素组相比显著降低。3成骨的标记的mRNA水平的14天成骨的文化对待购买力平价和0.7纳米胰岛素和成骨的对照组没有显著不同。
与转录结果一致,高山生物活性成骨的第14天的文化对待购买力平价和0.7纳米胰岛素单独胰岛素相比显著减少,类似于成骨的控制。
鉴于胰岛素/ IGF-I在间充质干细胞(MSC)成骨的作用(
我们的实验都集中在评估的影响持续高胰岛素血或在tpc受损的胰岛素敏感性。本研究中使用的胰岛素浓度推断从血浆胰岛素浓度的高胰岛素血症/胰岛素抵抗[
胰岛素起着至关重要的作用在骨骼骨形成和维护
我们的数据表明,胰岛素补充(在本研究中使用的浓度)在TPC骨生成不同移植IGF-I受体信使rna表达胰岛素受体信使rna表达无明显变化。为此,购买力平价来添加TPC成骨的文化阻碍了增加成骨分化(成骨的mRNA水平,矿化基质分泌与茜素红染色,评估和碱性磷酸酶生物活性)TPC。由于购买力平价没有干扰tpc的基底成骨的能力,一个复杂的相互作用条件有利于成骨tenogenesis为代价是可能的。江等人所做的一项最新研究表明,IGF-I强BMP9在骨骨髓来源的成骨分化诱导msc (
这些体外的临床重要性结果需要进一步调查,鉴于受损的胰岛素敏感性/高胰岛素血是经常出现在结合糖尿病患者的高血糖。关于TPC扩散,我们的研究中,其中,表明高胰岛素血的前导,而高血糖减少扩散。相比之下,tpc的整体成骨的能力增加两个病理生理的刺激下DM(高胰岛素和葡萄糖)和可能支持TPC-mediated病理骨化。接受肌腱ECM的关键角色和机械负荷肌腱体内平衡和TPC生物活性,这些结果需要证实体内。受损的胰岛素敏感性单独或结合高血糖代表一个重要的触发是退化的过程在心血管组织,具体地说,打扰ECM大会导致糖尿病患者钙化。虽然机制导致异常的TPC炎症/治疗条件下表型差别很大,这些实验代表的第一步确定高胰岛素血TPC活动和表型的影响。
总之,胰岛素增加屈肌tendon-derived祖细胞的增殖和成骨的能力在体外。选择性IGF-I受体增加picropodophyllin,减轻tpc成骨的能力的增加,表明IGF-I信号在tpc insulin-mediated成骨分化中起着重要的作用。这些发现表明,高胰岛素血症可能改变TPC表型和随后影响修复肌腱组织的质量。进一步的研究是必要的来识别细胞和生物过程参与糖尿病病变。
所有数据用于支持本研究的结果包括在本文中。
本文提出了部分作为一个骨科研究学会2019年年会海报,奥斯汀,得克萨斯州(2月2 - 5)。
作者宣称没有利益冲突。
作者要感谢身体Durgam党卫军中描述的工作。2016年“体外特性和体内评价马Tendon-Derived祖细胞“论文提交给伊利诺斯州大学的哲学博士的部分要求。