力生長(zhǎng)因子對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞遷移行為及相關(guān)生物力學(xué)特性的影響.pdf

1、骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)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(xì)胞。在特定的誘導(dǎo)因子作用下,它能在體外快速增殖并定向分化為脂肪細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、軟骨細(xì)胞以及成骨細(xì)胞等。在體內(nèi),MSCs能感知損傷組織產(chǎn)生的修復(fù)信號(hào)或某些趨化因子的誘導(dǎo)而向損傷部位定向遷移,參與受損組織的修復(fù)。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(xué)研究的種子細(xì)胞。因此,深入研究MSCs分化、遷移等生物學(xué)行為的調(diào)控因素及其機(jī)制對(duì)MSCs的臨床應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
　　力生長(zhǎng)因子(mechano-growthfactor,MGF)是力敏感細(xì)胞響應(yīng)機(jī)械刺激而產(chǎn)生的一種力效應(yīng)分子。許多研究表明,MGF在多種組織/細(xì)胞中表達(dá),具有力敏感性,并且能夠激活衛(wèi)星細(xì)胞,促進(jìn)成肌細(xì)胞增殖,在治療肌肉缺損、預(yù)防心肌損傷和修復(fù)受損神經(jīng)等方面起著重要作用。目前,人們對(duì)MGF在影響MSCs遷移

3、行為過(guò)程中的作用還缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),其分子機(jī)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(duì)rMSCs遷移行為的影響特征,并進(jìn)一步探究MGF對(duì)rMSCs相關(guān)生物力學(xué)特性的影響,揭示MGF影響MSCs遷移行為的細(xì)胞力學(xué)機(jī)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(jìn)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(zhǎng)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(xì)胞經(jīng)換液傳代后,長(zhǎng)至80％左右融合時(shí),細(xì)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(xì)胞儀檢測(cè)培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn),分離提純的細(xì)胞表達(dá)CD44和CD90表面抗原,不表達(dá)CD34表面抗原,符合MSCs細(xì)胞表面抗原表達(dá)規(guī)律。
　　2)MGF對(duì)rMSCs細(xì)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(duì)rMSCs細(xì)胞遷移行為的影響。Tran

5、swell小室法實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對(duì)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(shí)效果最佳,隨后漸次。采用劃痕法研究50ng/mLMGF對(duì)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(shí)間依賴性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,MGF能促進(jìn)rMSCs的遷移行為,且具有時(shí)間依賴性和濃度依賴性。
　　3)MGF處理rMSCs后細(xì)胞力學(xué)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(xué)磁力扭轉(zhuǎn)細(xì)胞測(cè)量?jī)x(opticalmagnetictwistingcytometry,OMTC)以及免疫染色技術(shù)探究包括細(xì)胞牽引力、細(xì)胞剛度以及細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)在內(nèi)的細(xì)胞力學(xué)特性對(duì)MGF刺激不同時(shí)間的響應(yīng)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對(duì)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(xì)胞的牽引力增加最顯著(p<0.001)。同樣,與對(duì)照組相比(0h),MGF處理組rMSCs細(xì)胞剛度顯著提高,12h時(shí)最顯著(p<0.001),此時(shí)細(xì)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(shí)間響應(yīng)關(guān)系。MGF處理組細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生重構(gòu),F-actin的表達(dá)增多,12h時(shí)最顯著(p<0.05)。
　　這些結(jié)果表明,MGF能誘導(dǎo)細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)重構(gòu)而調(diào)控細(xì)胞力學(xué)屬性,進(jìn)而促進(jìn)rMSCs遷移。通過(guò)深入研究MGF對(duì)rMS