研究目的:骨骼肌损伤是运动医学领域中最常见的运动损伤,但肌肉损伤修复的机制不明了。本课题组前期研究发现程序性死亡受体1(PD-1)在肌肉损伤后的再生修复过程中发挥至关重要的作用。细胞程序性死亡-配体1(PD-L1)是PD-1的配体,可调节机体炎症反应。骨骼肌损伤修复过程中伴随着炎症反应,但在此过程中是否需要PD-L1来发挥调节作用目前仍不清楚。因此,本实验对PD-L1在肌肉修复过程中的作用及可能机制进行了探究。研究方法:PD-L1基因敲除小鼠和C57BL/6雌性小鼠随机分为对照组和骨骼肌损伤组。通过结扎小鼠后肢股动脉建立小鼠缺血性肌肉损伤模型。在动脉结扎手术前及手术后0天、1天、3天、7天、14天和21天进行血流灌注检测;在手术前、手术后第14天和21天通过跑台进行运动能力检测;通过HE染色评价肌肉再生生情况;通过马松染色观察肌肉纤维化水平;通过免疫荧光染色LGK-974生产商评价血管新生情况;通过RT-PCR检测炎症因子、趋化因子和氧化应激因子表达情况。研究结果:1.PD-L1基因敲除损害了小鼠肌肉损伤后血流灌注和血管新生:多普勒血流灌注成像系统检测发现,在骨骼肌损伤前及损伤后第3天和7天PD-L1基因敲除小鼠和野生型小鼠后肢血流灌注无显著差异。但在肌肉损伤后第14天和21天,PD-L1基因敲除小鼠后肢血流灌注显著低于野生型小鼠。IB4染色结果发现,在缺血损伤后第14天PD-L1基因敲除小鼠后肢腓肠肌中新生毛细血管数量显著低于野生型小鼠。提示,PD-L1基因敲除损害了小鼠缺血性肌肉损伤后的血流灌注和血管新生。2.PD-L1基因敲除损害了小鼠肌肉损伤后运动能力恢复:小鼠运动能力的恢复受血流灌注的影响。我们对PD-L1基因敲除小鼠和野生型小鼠在肌肉损伤前及损伤后的运动能力进行检测。结果发现,在骨骼肌损伤前,PD-L1基因敲除小鼠和野生型小鼠Transjugular liver biopsy在跑台上达到的最大速度、持续时间和跑的距离无显著差异。而在肌肉损伤后第14天和21天,PD-L1基因敲除小鼠在跑台上达到的最大速度、持续时间和跑的距离均显著低于野生型小鼠。提示,PD-L1基因敲除损害了小鼠肌肉损伤后运动能力的恢复。3.PD-L1基因敲除损害了小鼠肌肉损伤后再生并导致严重的纤维化:HE染色发现,在损伤前PD-L1基因敲除小鼠和野生型小鼠肌肉的形态学表现无显著差异。而在缺血后第14天和21天PD-L1基因敲除小鼠再生肌纤维的横截面积显著低于野生型小鼠。而马松染色结果发现,PD-L1基因敲除小鼠损伤肌肉中纤维化面积的百分比显著高于野生型小鼠。提示,PD-L1基因敲除损害了小鼠肌肉损伤后再生并导致严重的纤维化。4.PD-L1药理学抑制损害了小鼠肌肉损伤后血流灌注和血管新生:我们通过给野生型小鼠腹腔注射PD-L1中和抗体,观察其对缺血性肌肉损伤的影响。结果发现,PD-L1中和抗体补充组小鼠损伤肌肉中血流灌注显著低于对照组小鼠,且免疫荧光染色发现其新生毛细血管数量也显著低于对照组小鼠。提示,PD-L1中和抗体也损害了小鼠缺血性肌肉损伤后血流灌注和血管新生。5.PD-L1药理学抑制损害了小鼠肌肉损伤后运动能力恢复:运动能力检测发现,在缺血性肌肉损伤前,两组小鼠在小鼠跑台上的运动能力无显著差异。而在肌肉损伤后第14和21天发现,给药PD-L1中和抗体补充的小鼠在跑台上达到的最大速度、持续时间和跑的距离均显著低于对照组小鼠。提示,PD-L1中和抗体补充损害了小鼠肌肉损伤后运动能力的恢复。6.PD-L1药理学抑制损害了小鼠肌肉损伤后再生并导致严重的纤维化:对给药PD-L1抗体补充组小鼠和对照组小鼠在损伤前的肌肉进行HE染色发现,二者无显著差异。对损伤后第21天的肌肉进行HE染色发现,PD-L1中和抗体补充中小鼠再生肌纤维横截面积显著低于对照组。马松染色结果发现,PD-L1抗体补充组小鼠纤维化面积百分比显著高于对照组小鼠。提示,PD-L1抗体补充损害了小鼠缺血性肌肉损伤后的骨骼肌再生并加重了纤维化水平。7.PD-L1基因敲除促进了损伤肌肉中炎症细胞浸润和炎性因子表达:为了研究PD-L1基因敲除或药理学补充损害肌肉损伤后的血流灌注、血管新生和运动能力恢复,我们对缺血损伤肌肉进行了荧光定量PCR和免疫荧光检测。结果发现,PD-L1基因敲除增加了缺血损伤肌肉中巨噬细胞浸润和多种炎症因子、趋化因子和氧化应激因子在损伤骨骼肌中表达。研究结论:PD-L1基因敲除或此网站药理学抑制损害肌肉缺血性损伤后血流灌注恢复、血管新生和运动能力恢复,并加重了肌肉损伤和纤维化,其中巨噬细胞、炎症因子、趋化因子和氧化应激因子可能发挥了重要作用。在后续的研究中我们将进一步探究PD-L1如何影响巨噬细胞及炎性因子的表达及可能机制。