力生長因子對骨髓間充質(zhì)干細胞遷移行為及相關(guān)生物力學特性的影響.pdf

1、骨髓來源的間充質(zhì)干細胞(Bonemarrow-derivedmesenchymalstemcells,MSCs)是一類具有能自我更新和多向分化潛能的多能干細胞。在特定的誘導因子作用下,它能在體外快速增殖并定向分化為脂肪細胞、肌肉細胞、軟骨細胞以及成骨細胞等。在體內(nèi),MSCs能感知損傷組織產(chǎn)生的修復信號或某些趨化因子的誘導而向損傷部位定向遷移,參與受損組織的修復。MSCs具有容易獲得、快速增殖、多分化性以及定向遷移等能力,是組織工程與再生

2、醫(yī)學研究的種子細胞。因此,深入研究MSCs分化、遷移等生物學行為的調(diào)控因素及其機制對MSCs的臨床應用具有重要的指導意義。
　　力生長因子(mechano-growthfactor,MGF)是力敏感細胞響應機械刺激而產(chǎn)生的一種力效應分子。許多研究表明,MGF在多種組織/細胞中表達,具有力敏感性,并且能夠激活衛(wèi)星細胞,促進成肌細胞增殖,在治療肌肉缺損、預防心肌損傷和修復受損神經(jīng)等方面起著重要作用。目前,人們對MGF在影響MSCs遷移

3、行為過程中的作用還缺乏系統(tǒng)的認識,其分子機理更不清楚。為此,本課題擬用外源性MGF處理大鼠MSCs(ratMSCs,rMSCs),研究MGF對rMSCs遷移行為的影響特征,并進一步探究MGF對rMSCs相關(guān)生物力學特性的影響,揭示MGF影響MSCs遷移行為的細胞力學機制。本研究工作的主要內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1)體外分離及純化rMSCs進行原代培養(yǎng)。結(jié)合Percoll密度梯度離心法和rMSCs體外培養(yǎng)的生長特性,提取與純化rMSC

4、s。結(jié)果表明,利用Percoll梯度離心法提取的原代細胞經(jīng)換液傳代后,長至80％左右融合時,細胞形態(tài)均一、呈三角形或多角形及梭形的纖維樣形態(tài),且有漩渦樣排列。流式細胞儀檢測培養(yǎng)細胞時發(fā)現(xiàn),分離提純的細胞表達CD44和CD90表面抗原,不表達CD34表面抗原,符合MSCs細胞表面抗原表達規(guī)律。
　　2)MGF對rMSCs細胞遷移行為的影響。本課題研究結(jié)合劃痕和Transwell小室法探究MGF對rMSCs細胞遷移行為的影響。Tran

5、swell小室法實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對照組(0ng/mL)相比,MGF處理組顯著提高了rMSCs的遷移能力(p<0.001),50ng/mL時效果最佳,隨后漸次。采用劃痕法研究50ng/mLMGF對rMSCs遷移能力的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),MGF處理后顯著提高了傷口愈合的能力(p<0.001),且呈現(xiàn)出時間依賴性。實驗結(jié)果表明,MGF能促進rMSCs的遷移行為,且具有時間依賴性和濃度依賴性。
　　3)MGF處理rMSCs后細胞力學特性的變化

6、。本課題研究結(jié)合傅里葉變換牽引力顯微術(shù)(fouriertransformtractionforce,FTTM)、光學磁力扭轉(zhuǎn)細胞測量儀(opticalmagnetictwistingcytometry,OMTC)以及免疫染色技術(shù)探究包括細胞牽引力、細胞剛度以及細胞骨架結(jié)構(gòu)在內(nèi)的細胞力學特性對MGF刺激不同時間的響應。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對照組相比(0h),所有MGF(50ng/mL)處理組(6,12和24h)rMSCs的牽引力明顯提高,特別

7、是處理12h組細胞的牽引力增加最顯著(p<0.001)。同樣,與對照組相比(0h),MGF處理組rMSCs細胞剛度顯著提高,12h時最顯著(p<0.001),此時細胞的流態(tài)化水平也最高,呈現(xiàn)出與牽引力變化類似的時間響應關(guān)系。MGF處理組細胞骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生重構(gòu),F-actin的表達增多,12h時最顯著(p<0.05)。
　　這些結(jié)果表明,MGF能誘導細胞骨架結(jié)構(gòu)重構(gòu)而調(diào)控細胞力學屬性,進而促進rMSCs遷移。通過深入研究MGF對rMS