نیروی جذب فیبرونکتین انتقال نیروی کششی سلول و به دنبال آن سرنوشت سلول های بنیادی را کنترل می کند
تاریخ انتشار: دوشنبه 07 اسفند 1396
| امتیاز:
انتقال نیروی کششی سلول(CTF) به زیست مواد زیرین برای این که سلول های چسبنده ریز محیط مکانیکی شان را اندازه گرفته و پاسخ دهند، ضروری است. از آن جایی که لایه پروتئین جذب شده روی مواد، بین سلول ها و مواد قرار می گیرند؛ ما تصور کردیم که قدرت سطحی سطح مواد مواجه پروتئین-مواد(مانند نیروی جذبی پروتئین ها، Fad) باید نقش مهمی در تنظیم انتقال نیروی کششی سلول داشته باشد. برای تست این فرضیه، سلول های بنیادی مزانشیمی رتی(rMSC) روی بستری های پلی دی متیل سیلوکسان(PDMS) با Fad مختلف از فیبرونکتین(FN) کشت شدند و انتقال نیروی کششی سلول بوسیله رنگ آمیزی ایمنوفلورسنس فیبرونکتین و تغییر شکل PDMS مشاهده شد. همان طور که معلوم شد، فیبرونکتین روی سوبستراها با Fad پایین، قابلیت جذب شدن بیشتری بوسیله نیروی کششی سلول دارد که مانع از انتقال نیروی کششی سلول به بسترها می شود. برعکس، Fad بالا انتقال نیروی کششی سلول از rMSCها به لایه فیبرونکتینی و بسترهای PDMS را تسهیل می کند و در نتیجه rMSCها می توانند ویژگی های فیزیکی بستر را حس کنند. ما نشان دادیم که انتقال واگرای نیروی کششی سلول روی بسترهای با Fad بالا و پایین، تخصصی شدن رده ای rMSCها را تنظیم می کند. مطالعه ما نقش مهم Fad را انتقال نیروی کششی سلولی ثابت می کند و چشم انداز جدیدی را در مورد بدست آوردن دیدگاه هایی در مورد برهمکنش سلول – مواد و سرنوشت سلولی ارائه می دهد که ممکن است به راهنمایی و طراحی زیست مواد بهتر کمک کند.
Biomaterials. 2018 Feb 12;162:170-182. doi: 10.1016/j.biomaterials.2018.01.036. [Epub ahead of print]
Adsorption force of fibronectin controls transmission of cell traction force and subsequent stem cell fate.
Lin M1, Mao S1, Wang J1, Xing J1, Wang Y1, Cai K1, Luo Y2.
Abstract
The transmission of cell traction force (CTF) to underlying biomaterials is essential for adhered cells to measure and respond to their mechanical microenvironment. Given that the protein layer adsorbed on materials lies between the cells and materials, we hypothesize that the interfacial strength of protein-material interfaces (i.e., the adsorption force of proteins, Fad) should have an important role in regulating the transmission of CTF. To test this hypothesis, rat mesenchymal stem cells (rMSCs) were cultured on poly(dimethyl siloxane) (PDMS) substrates with different Fad of fibronectin (FN), and the transmission of CTF was observed by immunofluorescence staining of FN and deformation of PDMS. As revealed, FN on substrates with low Fad is more liable to be desorbed by CTF, which prevents the transmission of CTF to substrates. In contrast, high Fad facilitates the transmission of CTF from rMSCs to the FN layer and PDMS substrates so that rMSCs can perceive the mechanical properties of substrates. We further demonstrated that the divergent transmission of CTF on low and high Fad substrates regulates the lineage specifications of rMSCs. Our study confirms the important role of Fad in CTF transmission and provides a new perspective to gain insights into cell-material interactions and cell fates, which may help to guide the design of better biomaterials.
PMID: 29448143