機械的ストレッチと低酸素誘導因子-1アルファは、培養ACL線維芽細胞における血管内皮成長因子と結合組織成長因子に影響します

目的：成人の人間の前十字靭帯（ACL）は、機能的治癒反応が不十分です。低酸素症は、ACL損傷後の関節空洞の微小環境の調節に重要な役割を果たしますが、機械的損傷におけるその役割は、ACL線維芽細胞でまだ完全に検査されていません。この研究では、COCL2を使用して、実験モデルに低酸素誘導因子-1α（HIF-1α）を誘導し、マトリックスメタロプロテイナーゼ-2（MMP-2）、血管内皮成長因子（VEGF）、および結合組織成長因子（CTGF）のメカニカル後の結合組織成長因子（CTGF）への影響を研究しました。 材料と方法：すべての実験グループのストレッチチャンバーで細胞処理を実施しました。定量的リアルタイムPCRを使用して、MMP-2、CTGF、VEGF、およびHIF-1αのmRNA発現レベルを確認しました。ウエスタンブロットを使用して、HIF-1α産生を検出しました。酵素結合免疫吸着剤アッセイを実施して、上清のVEGFおよびCTGFタンパク質含有量を確認しました。MMP-2活性は、ゼラチンZymographyによってアッセイされました。 結果：リアルタイムPCRの結果は、機械的ストレッチまたはCOCL2処理がMMP-2、VEGF、CTGF、およびHIF-1αの発現を増加させることを示しています。ただし、機械的ストレッチとCOCL2誘発HIF-1αの複合効果により、MMP-2産生が増加しましたが、COCL2治療群のみと比較してVEGFとCTGFの発現が減少しました。ウエスタンブロット分析とELISAもこれらの結果を確認しました。 結論：我々の結果は、機械的ストレッチとCOCL2誘発HIF-1αが一緒にMMP-2のレベルを増加させ、培養ACL線維芽細胞におけるVEGFとCTGFのレベルを低下させることを実証しました。HIF-1α、VEGF、MMP-2、およびCTGFの微分発現と産生は、ACLの治癒能力の低さを説明するのに役立つ可能性があります。

PURPOSES: The adult human anterior cruciate ligament (ACL) has poor functional healing response. Hypoxia plays an important role in regulating the microenvironment of the joint cavity after ACL injury, however, its role in mechanical injury is yet to be examined fully in ACL fibroblasts. In this study, we used CoCl2 to induce Hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) in our experimental model to study its affect on matrix metalloproteinase-2 (MMP-2), vascular endothelial growth factor (VEGF), and connective tissue growth factor (CTGF) expression in ACL fibroblasts after mechanical stretch. MATERIALS AND METHODS: Cell treatments were performed in the stretch chamber in all experimental groups. Quantitative real-time PCR was used to check mRNA expression levels of MMP-2, CTGF, VEGF, and HIF-1α. Western blot was used to detect the HIF-1α production. Enzyme-Linked immunosorbent assay was performed to check the VEGF and CTGF protein contents in supernatant. MMP-2 activity was assayed by gelatin zymography. RESULTS: The real-time PCR results show that mechanical stretch or CoCl2 treatment increases the expression of MMP-2, VEGF, CTGF, and HIF-1α; however, the combined effects of mechanical stretch and CoCl2-induced HIF-1α increased MMP-2 production but decreased the VEGF and CTGF expression, compared to the CoCl2 treatment group alone. Western blot analysis and ELISA also confirmed these results. CONCLUSIONS: Our results demonstrated that mechanical stretch and CoCl2-induced HIF-1α together increased the level of MMP-2 and decreased the levels of VEGF and CTGF in cultured ACL fibroblasts. The differential expression and production of HIF-1α, VEGF, MMP-2, and CTGF might help to explain the poor healing ability of ACL.