انطباق ماتریکس و تنظیم سیتوکینز
تاریخ انتشار: ﺳﻪشنبه 05 خرداد 1394
| امتیاز:
چسبندگی با واسطه اینتگرین سلول به ECM بسیاری از فرایندهای فیزیولوژیکی و بخشی را با کنترل تکثیر سلولی تنظیم می کند. به خوبی ثابت شده است که بسیاری از سلول های طبیعی برای ورود به مرحله سنتز (S) چرخه سلول نیازمند چسبندگی به واسطه اینتگرین هستند. شواهد اخیر نشان می دهد که اینتگرین ها همچنین سیتوکینز را تنظیم می کنند. خواص مکانیکی ECM می تواند ورود به فاز S را تعیین کند؛ با این حال، معلوم نیست که آیا آنها همچنین می توانند بر اتمام موفقیت آمیز تقسیم سلولی تاثیر بگذارند. برای پرداختن به این موضوع، ما انطباق بستر را با استفاده از هیدروژل آکریل آمید با پوشش فیبرونکتین تنظیم کردیم. بسترهای نرم و سخت با مدول الاستیکی تقریبی 1600 و 34000 پاسگال (PA) به ترتیب تولید شدند. نتایج ما نشان دادکه سلولهای فیبروبلاست پوستی با موفقیت سیتوکینز را بر روی بسترهای سخت کامل می کنند، در حالی که بر روی بسترهای نرم تعداد قابل توجهی شکست خورده و یا بدون هسته می شوند. شکست سیتوکینز در مرحله ای پس از تشکیل پل بین سلولی در سلول های دختر احتمالی رخ می دهد که نشان دهنده نقص در جدایی سلول است. همانند فیبروبلاست های پوستی، سلول های بنیادی مزانشیمی نیازمند اتصال سلول به ماتریکس برای سیتوکینز موفق هستند. با این حال، در مقایسه با سلولهای فیبروبلاست پوستی، آنها می توانند سیتوکینز را در هر دو بستر سخت و نرم کامل کنند. این نتایج نشان می دهد که سختی ماتریکس پایان موفقیت آمیز سیتوکینز را به شیوه وابسته به نوع سلول تنظیم می کند. به دانش ما، مطالعه ما برای اولین بار نشان می دهد که سختی ماتریکس می تواند بر سیتوکینز تاثیر گذارد. درک سهم انطباق ماتریکس ویژه نوع سلول برای تنظیم سیتوکینز دیدگاه های جدیدی را برای تکوین و همچنین هموستاز بافت و ترمیم ارائه می کند.
Biol Open. 2015 May 22. pii: bio.011825. doi: 10.1242/bio.011825. [Epub ahead of print]
Matrix compliance and the regulation of cytokinesis.
Sambandamoorthy S1, Mathew-Steiner S1, Varney S1, Zuidema JM2, Gilbert RJ2, Van De Water L1, LaFlamme SE3.
Abstract
Integrin-mediated cell adhesion to the ECM regulates many physiological processes in part by controlling cell proliferation. It is well established that many normal cells require integrin-mediated adhesion to enter S phase of the cell cycle. Recent evidence indicates that integrins also regulate cytokinesis. Mechanical properties of the ECM can dictate entry into S phase; however, it is not known whether they also can affect the successful completion of cell division. To address this issue, we modulated substrate compliance using fibronectin-coated acrylamide-based hydrogels. Soft and hard substrates were generated with approximate elastic moduli of 1,600 and 34,000 Pascals (Pa) respectively. Our results indicate that dermal fibroblasts successfully complete cytokinesis on hard substrates, whereas on soft substrates, a significant number fail and become binucleated. Cytokinesis failure occurs at a step following the formation of the intercellular bridge connecting presumptive daughter cells, suggesting a defect in abscission. Like dermal fibroblasts, mesenchymal stem cells require cell-matrix adhesion for successful cytokinesis. However, in contrast to dermal fibroblasts, they are able to complete cytokinesis on both hard and soft substrates. These results indicate that matrix stiffness regulates the successful completion of cytokinesis, and does so in a cell-type specific manner. To our knowledge, our study is the first to demonstrate that matrix stiffness can affect cytokinesis. Understanding the cell-type specific contribution of matrix compliance to the regulation of cytokinesis will provide new insights important for development, as well as tissue homeostasis and regeneration.
PMID: 26002930