跑步1小时如何影响大鼠跟腱胶原纤维的三螺旋分子结构？

研究团队通过自主研发的胶原杂交荧光标记技术，在大鼠跑步后不同时间点（跑完即刻、跑后休息12小时至7天），分析了大鼠跟腱组织样本中胶原蛋白的三螺旋分子结构。结果显示，跑后即刻未休息的跟腱组织内三螺旋结构解折叠的胶原蛋白（即变性胶原）的含量，较没有跑步的对照组并没有显著变化。

在运动休息12小时后，跟腱内变性胶原的含量反而显著增加。作者们还发现，跑步后，跟腱细胞的形态和与运动、代谢密切相关的基因转录都发生了改变，而且降解胶原蛋白的基质金属蛋白酶MMP和可以引发炎症的白细胞介素的表达都发生了升高，而在休息7天后，这些变化都基本恢复到跑前水平。

研究结果。（A）团队自主研发的胶原杂交荧光标记。（B）跑步前后各时间点大鼠跟腱组织胶原变性程度。（C）未跑步与跑后12小时跟腱组织细胞核形态和MMP表达水平变化。（D）不同时间点跟腱组织胶原纤维形态变化。

在应用方面，研究团队还设计合成了靶向变性胶原的——胶原杂交肽磁共振造影剂Gdn-Cy5-CHP，对胶原酶诱导的小鼠跟腱损伤实现了活体磁共振成像检测。

使用造影剂Gdn-Cy5-CHP对胶原酶诱导的跟腱损伤的活体磁共振成像。（A）研究设计和磁共振扫描过程。（B）小鼠正常侧Gdn-Cy5-CHP靶向造影后T1WI图像显示跟腱区域无信号增强。（C）胶原酶损伤侧Gdn-Cy5-CHP靶向造影后T1WI图像显示跟腱区域信号明显增强（红色箭头）。（图B和C为来为自同一只小鼠的双侧跟腱）。

这些结果表明，跑步后跟腱中的胶原分子变性很可能不是由运动的机械作用直接导致，而是在细胞和组织的修复过程中通过胶原酶降解产生的，是运动后组织胶原纤维重塑过程的一个代谢产物。该研究还证明了持续过度运动休息不足会导致变性胶原的累积，伴随着跟腱腱病的发生，提示变性胶原可能是跟腱腱病的分子病理特征。这些发现与发明，不但有助于填补跟腱病的机械生理学和发病机制方面的空白，也为未来无创监测肌腱过度使用、早期发现跟腱病变以及各种骨肌系统损伤提供了新的策略和手段。

本中心李旸研究员、李曼研究员，我院放射科李绍林教授、方义杰副主任医师为该论文的共同通讯作者，放射科方义杰副主任医师、博士生朱诞恬、本中心博士生魏晶月，以及南方医科大学钱蕾博士为本论文的共同第一作者。

此工作获得了国家自然科学基金（82101995、82172053、92059104、82071977、82000628），珠海市引进高层次卫生团队，广东省基础与应用基础研究基金联合基金（SL2023A04J01973）以及介入医学粤港澳高校联合实验室（2023LSYS001）的大力支持。

李旸课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/ChemBioCollagen

微信公众号：胶原三螺旋（ChemBioCollagen）

课题组B站：胶原三螺旋

参考文献：Collagen denaturation in post-run Achilles tendons and Achilles tendinopathy: In vivo mechanophysiology and magnetic resonance imagingYijie Fang*†, Dantian Zhu†, Jingyue Wei†, Lei Qian†, Rongmao Qiu , Taoyu Jia , Kui Huang, Suwen Zhao, Jun Ouyang, Man Li*, Shaolin Li*, Yang Li*Sci. Adv. 10, eado2015 (2024)

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado2015

来源：课题组供稿