вторник, 17 мая 2016 г.

Физические свойства внеклеточного матрикса влияют на поведение мезенхимальных стволовых клеток и эндотелиальных клеток пупочной вены

Биофизические свойства микроокружения, включая эластичность и топографию матрикса, как известно, влияют на поведение клеток, однако специфическая роль каждого фактора остается неясной. В этом исследовании авторы использовали внеклеточный матрикс, полученный при культивировании фибробластой в качестве субстрата для культивирования клеток. Также исследователи физически модифицировали его для того, чтобы изучить влияние изменений его биофизических свойств на поведение человеческих эндотелиальных клеток пупочной вены (human umbilical vein endothelial cells, HUVECs) и человеческих мезенхимальных стволовых клеток (МСК) in vitro.

Внеклеточный матрикс фибробластов физически модифицировали путем простого хранения при разных температурах. Образец, который хранили при температуре 4°C, сохранил свои исходные свойства и рассматривался как естественный внеклеточный матрикс фибробластов. В то же время матрикс, который хранили при -20 или -80°C, демонстрировал уникальную морфологию поверхности, и его определяли как физически модифицированный.

Физическая модификация индуцировала перекомпоновку волокон матрикса с формированием различных микроструктур на поверхности, что было выявлено с помощью низкотемпературной сканирующей электронной микроскопии (cryoSEM) с использованием сфокусированного ионного пучка (focused ion beam, FIB). Было обнаружено значительное повышение эластичности матрикса, который подвергся физической модицикации. Эти изменения подтверждались результатами атомно-силовой микроскопии (atomic force microscopy, AFM)

Исследователи наблюдали поведение HUVECs и МСК в естественном и модифицированном внеклеточном матриксе, полученном при культивировании фибробластов, проводили сравнение между этими группами и с поведением данных клеток на покровном стекле, покрытом желатином. HUVECs демонстрировали одинаковый уровень адгезии на данных субстратах через 3 часа, однако показали разную скорость пролиферации и различную морфологию через 24 часа (при использовании естественного внеклеточного матрикса фибробластов HUVECs 
пролиферировали относительно медленнее и формировали структуры, напоминающие капилляры). Было показано, что HUVECs, которые образуют эти структуры на естественном матриксе, не зависят от экзогенных ростовых факторов, но все же зависят от активности немышечного миозина II. Полученные результаты свидетельствуют о важной роли механических свойств внеклеточного матрикса в регуляции сосудистого морфогенеза человеческих эндотелиальных клеток пупочной вены.

При изучении мультилинейной дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток было показано, что естественном матриксе, который обладал меньшей эластичностью, был усилен адипогенез. При этом остеогенез более интенсивно протекал при использовании физически модифицированного внеклеточного матрикса фибробластов с большей эластичностью. Эти данные подтверждают ключевое значение эластичности матрикса для определения пути развития клетки.

Литература:


Du P., Suhaeri M., Subbiah R., Van S., Park J., Kim S.H., Park K., Lee K. Elasticity modulation of fibroblast-derived matrix for endothelial cell vascular morphogenesis and mesenchymalstem cell differentiation. Tissue Eng Part A. 2016 Jan 20. [Epub ahead of print]

Абстракт

Читайте также в этом блоге:

Мезенхимальные стволовые клетки используют внеклеточный матрикс для преобразования механических сигналов в биохимические - о механизме, с помощью которого физические факторы влияют на дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток в остеогенном направлении.

Синтетический гидрогель для изучения взаимодействий клеток и внеклеточного матрикса - о новой разработке, позволяющей исследовать механочувствительную дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток и влияние на нее концентрации различных веществ внеклеточного матрикса.

Комментариев нет:

Отправить комментарий