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引人注目的文章标题:二甲双胍通过激活Notch信号通路保护肩部肌腱损伤

2025-10-24

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该研究揭示了二甲双大鼠和猴模型中肌腱损伤的分子机制,发现二甲双胍通过直接调控肌腱细胞分化并激活Notch信号通路,显著降低肌腱损伤风险。研究为糖尿病相关肌腱疾病的治疗提供了新的分子靶点和潜在干预策略。

 

文献概述
本文《Metformin Administration Protects Against Deltoid Tendon Damage Through Activation of Notch Signaling》,发表于《iMeta》杂志,回顾并总结了二甲双胍在糖尿病相关肌腱损伤中的保护作用及其分子机制。文章利用人类肌腱样本的转录组测序,并结合细胞与动物模型,系统分析了二甲双胍对肌腱基因表达的影响,特别是Notch信号通路的激活。研究为糖尿病肌腱损伤的分子机制提供了新的视角,也为肌腱保护药物的开发提供了理论依据。

背景知识
Type 2糖尿病(T2DM)是一种全球发病率迅速上升的代谢性疾病,常伴随多种并发症,包括慢性肾病、心血管疾病、心力衰竭和糖尿病肌腱病变。肌腱作为连接肌肉与骨骼的致密结缔组织,主要由I型胶原蛋白构成,在T2DM患者中,肌腱纤维结构紊乱且易发生慢性疼痛、关节活动受限及肌腱断裂。尽管已有大量关于糖尿病肌腱结构、成像特征及生物力学性质的研究,有效的肌腱保护策略仍较为有限,主要受限于对肌腱损伤分子机制的不完全理解。二甲双胍是T2DM一线药物,除降糖作用外,近年来也发现其在体重管理、神经退行性疾病、抗衰老等方面具有潜在应用。已有动物研究显示二甲双胍可减轻机械过载或衰老相关的肌腱病变,且Meta分析发现其可降低肩袖疾病风险。但其是否直接作用于肌腱细胞或通过改善胰岛素敏感性仍不明确。本研究通过RNA-seq、Western blot、细胞实验及动物模型,揭示二甲双胍通过激活Notch信号通路直接促进肌腱细胞分化,从而减轻肌腱损伤,为糖尿病相关肌腱病变的靶向治疗提供了新思路。

 

赛业生物提供基因敲除小鼠模型构建服务,涵盖全身性与条件性敲除,支持糖尿病肌腱病变机制研究与Notch信号验证。

 

研究方法与实验
研究团队首先收集南方医科大学附属医院肩关节手术患者的临床数据,分析T2DM患者肌腱手术率显著高于非糖尿病患者。随后,通过H&E染色观察健康与糖尿病患者肌腱纤维结构差异。利用77份肌腱样本进行RNA测序,将样本分为正常对照、超重非糖尿病(OW)、肥胖非糖尿病(OB)和糖尿病(DB)组,分析各组间差异表达基因(DEGs)。进一步进行GO和KEGG功能富集分析,发现DEGs在细胞外基质、细胞粘附分子和PPAR信号通路中显著富集。研究还分析了使用二甲双胍的T2DM患者与未使用者的肌腱结构与基因表达差异,并通过Western blot和qPCR验证HES1、MMP3等基因的表达变化。在DB/DB小鼠与STZ诱导糖尿病小鼠中验证二甲双胍对肌腱损伤的保护作用,并在骨髓干细胞(BMSC)模型中研究其对肌腱细胞分化的调控。最后,使用Notch信号抑制剂RO4929097,验证二甲双胍是否通过Notch信号通路调控肌腱修复。

关键结论与观点

  • 在临床数据中,T2DM患者肩部肌腱损伤手术率显著高于非糖尿病患者。
  • H&E染色显示T2DM患者肌腱纤维结构松散、排列紊乱,而二甲双胍使用者肌腱结构改善。
  • RNA-seq分析发现,糖尿病组(DB)与正常组间有2051个DEGs,主要富集于细胞粘附分子、ECM受体互作及PPAR信号通路。
  • 二甲双胍治疗显著上调Notch信号通路关键基因HES1、Notch1和Tenomodulin(TNMD),并抑制MMP3、MMP7等肌腱损伤相关基因。
  • 在BMSC细胞模型中,二甲双胍可促进Notch信号激活,且该效应可被RO4929097抑制。
  • Notch信号在肌腱分化中起关键作用,可能为糖尿病肌腱病变治疗提供新靶点。
  • 研究结果在DB/DB小鼠和STZ诱导糖尿病小鼠模型中均得到验证,表明二甲双胍对肌腱损伤的保护作用具有跨模型一致性。

研究意义与展望
该研究首次揭示了二甲双胍在糖尿病肌腱病变中的直接调控作用,而非仅通过降糖机制。研究结果为肌腱损伤的靶向治疗提供了新的分子靶点,如Notch信号通路。未来研究可进一步利用单细胞测序或Notch信号组织特异性敲除小鼠,明确二甲双胍在肌腱细胞中的作用机制。此外,可比较二甲双胍与其他抗糖尿病药物在肌腱保护中的效果,为临床用药提供更优选择。

 

赛业生物提供基因编辑与细胞模型服务,支持构建稳定细胞系用于研究二甲双胍对肌腱分化的调控。

 

结语
本文通过多组学与多模型研究,系统揭示了二甲双胍在糖尿病肌腱病变中的保护作用及其分子机制。研究发现T2DM患者肌腱结构异常,细胞外基质相关基因表达失调,且肌腱手术率显著升高。而二甲双胍可通过激活Notch信号通路,直接调控肌腱细胞分化相关基因,显著改善肌腱结构。在BMSC细胞、DB/DB小鼠和老龄猴模型中均验证了二甲双胍对肌腱的修复作用。研究为糖尿病肌腱病变的分子机制提供了新见解,也为二甲双胍在肌腱修复中的临床应用提供了实验依据。未来可进一步结合单细胞测序和组织特异性基因编辑模型,深入解析二甲双胍对肌腱细胞的直接作用。同时,比较其他抗糖尿病药物如GLP-1受体激动剂对肌腱病变的影响,也将有助于优化治疗策略。总之,该研究为肌腱损伤的分子机制研究和靶向治疗提供了坚实基础。

 

文献来源:
Can Liu, Runqi Wang, Yong Xu, Zhihao Jia, and Xiaobo Sun. Metformin Administration Protects Against Deltoid Tendon Damage Through Activation of Notch Signaling. iMeta.
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