اثر سفتی ماتریکس روی مورفولوژی، چسبندگی، تکثیر و تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی

تاریخ انتشار: جمعه 18 اسفند 1396 | امتیاز: Article Rating

سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان توجه زیادی را در مهندسی بافت و طب بازساختی به خود جلب کرده اند که به ظرفیت تمایزی چند رده ای آن ها بر می گردد. شواهد رو به افزایش نشان داده است که سفتی مکانیکی ماتریکس خارج سلولی برای رفتارهای سلول های بنیادی تعیین کننده است. با این حال، مشخص نیست که سفتی ماتریسک چگونه متعهد شدن سلول های بنیادی مزانشیمی را با تغییراتی در مورفولوژی سلول، چسبندگی، تکثیر، خودنوزایی و تمایز تحت تاثیر قرار می دهد. ما هیدروژل های پلی آکریلامید پوشیده شده با فیبرونکتین با سفتی های مختلف از 13 تا 68 کیلوپاسکال را برای تعدیل محیط مکانیکی سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان استفاده کردیم و دریافتیم که مورفولوژی و چسبندگی این سلول ها به میزان بسیار زیادی به سفتی مکانیکی بستگی دارد. سلول ها روی بسترهای با سفتی بیشتر، به میزان بیشتری پراکنده شده و می چسبند. به طور مشابه، تکثیر سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان نیز با افزایش سفتی، افزایش یافت. بیان SOX2 طی 4 ساعت تا یک هفته روی13 تا 16 کیلو پاسکال و 62 تا 68 کیلو پاسکال پایین تر بود و برعکس در طی 4 ساعت تا یک هفته روی 48 تا 53 کیلوپاسکال بالاتر بود. بیان Oct4 روی 13 تا 16 کیلو پاسکال در مقایسه با 48 تا 53 کیلوپاسکال در زمان 4 ساعت بالاتر بود و در سایر بازه های زمانی بین سه گروه سفتی مختلف تفاوت معناداری وجود نداشت.در 62 تا 68 کیلو پاسکال، سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان قادر به القا شدن به سمت فنوتیپ استخوانی بودند و سطوح بالایی از RUNX2، ALP و استئوپونتین را نشان دادند. سلول ها مورفولوژی چند وجهی و ناحیه پراکنش وسیع تری را نشان دادند. این نتایج پیشنهاد می کند که سفتی بستر متعهد شدن سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان را تعدیل می کند. یافته های ما ممکن است در نهایت به تکوین زیست مواد جدید و موثر برای کاربرد در مهندسی بافت کمک کند.

Int J Med Sci. 2018 Jan 15;15(3):257-268. doi: 10.7150/ijms.21620. eCollection 2018.

Effects of Matrix Stiffness on the Morphology, Adhesion, Proliferation and Osteogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells.

Sun M1, Chi G1, Li P1, Lv S1, Xu J1, Xu Z1, Xia Y1, Tan Y1, Xu J1, Li L1, Li Y1.

Abstract

BMMSCs have drawn great interest in tissue engineering and regenerative medicine attributable to their multi-lineage differentiation capacity. Increasing evidence has shown that the mechanical stiffness of extracellular matrix is a critical determinant for stem cell behaviors. However, it remains unknown how matrix stiffness influences MSCs commitment with changes in cell morphology, adhesion, proliferation, self-renewal and differentiation. We employed fibronectin coated polyacrylamide hydrogels with variable stiffnesses ranging from 13 to 68 kPa to modulate the mechanical environment of BMMSCs and found that the morphology and adhesion of BMMSCs were highly dependent on mechanical stiffness. Cells became more spread and more adhesive on substrates of higher stiffness. Similarly, the proliferation of BMMSCs increased as stiffness increased. Sox2 expression was lower during 4h to 1 week on the 13-16 kPa and 62-68 kPa, in contrast, it was higher during 4h to 1 week on the 48-53 kPa. Oct4 expression on 13-16 kPa was higher than 48-53 kPa at 4h, and it has no significant differences at other time point among three different stiffness groups. On 62-68 kPa, BMMSCs were able to be induced toward osteogenic phenotype and generated a markedly high level of RUNX2, ALP, and Osteopontin. The cells exhibited a polygonal morphology and larger spreading area. These results suggest that matrix stiffness modulates commitment of BMMSCs. Our findings may eventually aid in the development of novel, effective biomaterials for the applications in tissue engineering.

PMID: 29483817
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان