高负荷运动抑制鼠软骨细胞自噬并促进其凋亡

作者：刘永明; 张圆; 衣鑫; 程世阳; 张进学; 程坤; 庄然; 丁勇^*

来源：细胞与分子免疫学杂志, 2021, 37(05): 427-434.

DOI：10.13423/j.cnki.cjcmi.009194

• 负荷
• 骨关节炎
• 软骨细胞
• 细胞自噬
• 细胞凋亡

目的探讨不同负重跑步训练对大鼠膝关节软骨细胞的影响,以及静水压加载对ATDC5小鼠成软骨细胞自噬和凋亡的作用。方法 8周龄SD雄性大鼠随机分为安静组、运动组、低负荷运动组、高负荷运动组,应用大鼠跑台训练6周。收集大鼠膝关节行显微CT(Micro-CT)分析胫骨平台骨体积分数(BV/TV)、骨表面积组织体积比(BS/BV)、骨小梁数(Tb.N)、骨小梁分离度(Tb.Sp);HE染色和番红-固绿染色检测膝关节病变情况;免疫组织化学染色检测Ⅱ型胶原蛋白α1链(COL2A1)、微管相关蛋白轻链3(LC3)、beclin 1表达;原位末端转移酶标记技术(TUNEL)染色检测细胞凋亡。在体外实验中,ATDC5细胞分为(0、1、4、10) MPa压力处理组,应用周期性静水压装置加压处理5 d,Western blot法检测B细胞淋巴瘤因子2(Bcl2)、Bcl2同源物拮抗剂(BAK)、LC3、基质金属蛋白酶3(MMP3)表达。结果 Micro-CT显示运动组、低负荷运动组、高负荷运动组较安静组胫骨平台BV/TV逐步增加,而Tb.Sp逐渐降低;与安静组相比,低负荷运动组骨小梁数目显著增加。HE和番红-固绿染色均显示高负荷运动组软骨损伤明显;低负荷运动组COL2A1表达水平增加,高负荷运动组beclin 1和LC3显著降低;负荷运动组软骨细胞凋亡率高于其他组。1 MPa压力处理组ATDC5细胞LC3增加,随着加载压力的升高,MMP3、BAK表达升高,Bcl2表达降低。结论适当负重运动可促进自噬,增加关节软骨结构强度,但高负荷运动可能抑制软骨细胞自噬并促进其凋亡,促使软骨细胞发生损伤。

• 单位
  中国人民解放军空军军医大学; 唐都医院; 基础医学院