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骨髓来源的间充质干细胞(Bonemarrow-derivedmesenchymalstemcells,MSCs)是一类具有能自我更新和多向分化潜能的多能干细胞。在特定的诱导因子作用下,它能在体外快速增殖并定向分化为脂肪细胞、肌肉细胞、软骨细胞以及成骨细胞等。在体内,MSCs能感知损伤组织产生的修复信号或某些趋化因子的诱导而向损伤部位定向迁移,参与受损组织的修复。MSCs具有容易获得、快速增殖、多分化性以及定向迁移等能力,是组织工程与再生医学研究的种子细胞。因此,深入研究MSCs分化、迁移等生物学行为的调控因素及其机制对MSCs的临床应用具有重要的指导意义。 力生长因子(mechano-growthfactor,MGF)是力敏感细胞响应机械刺激而产生的一种力效应分子。许多研究表明,MGF在多种组织/细胞中表达,具有力敏感性,并且能够激活卫星细胞,促进成肌细胞增殖,在治疗肌肉缺损、预防心肌损伤和修复受损神经等方面起着重要作用。目前,人们对MGF在影响MSCs迁移行为过程中的作用还缺乏系统的认识,其分子机理更不清楚。为此,本课题拟用外源性MGF处理大鼠MSCs(ratMSCs,rMSCs),研究MGF对rMSCs迁移行为的影响特征,并进一步探究MGF对rMSCs相关生物力学特性的影响,揭示MGF影响MSCs迁移行为的细胞力学机制。本研究工作的主要内容及结果如下: 1)体外分离及纯化rMSCs进行原代培养。结合Percoll密度梯度离心法和rMSCs体外培养的生长特性,提取与纯化rMSCs。结果表明,利用Percoll梯度离心法提取的原代细胞经换液传代后,长至80%左右融合时,细胞形态均一、呈三角形或多角形及梭形的纤维样形态,且有漩涡样排列。流式细胞仪检测培养细胞时发现,分离提纯的细胞表达CD44和CD90表面抗原,不表达CD34表面抗原,符合MSCs细胞表面抗原表达规律。 2)MGF对rMSCs细胞迁移行为的影响。本课题研究结合划痕和Transwell小室法探究MGF对rMSCs细胞迁移行为的影响。Transwell小室法实验结果发现,与对照组(0ng/mL)相比,MGF处理组显著提高了rMSCs的迁移能力(p<0.001),50ng/mL时效果最佳,随后渐次。采用划痕法研究50ng/mLMGF对rMSCs迁移能力的影响,结果发现,MGF处理后显著提高了伤口愈合的能力(p<0.001),且呈现出时间依赖性。实验结果表明,MGF能促进rMSCs的迁移行为,且具有时间依赖性和浓度依赖性。 3)MGF处理rMSCs后细胞力学特性的变化。本课题研究结合傅里叶变换牵引力显微术(fouriertransformtractionforce,FTTM)、光学磁力扭转细胞测量仪(opticalmagnetictwistingcytometry,OMTC)以及免疫染色技术探究包括细胞牵引力、细胞刚度以及细胞骨架结构在内的细胞力学特性对MGF刺激不同时间的响应。研究结果发现,与对照组相比(0h),所有MGF(50ng/mL)处理组(6,12和24h)rMSCs的牵引力明显提高,特别是处理12h组细胞的牵引力增加最显著(p<0.001)。同样,与对照组相比(0h),MGF处理组rMSCs细胞刚度显著提高,12h时最显著(p<0.001),此时细胞的流态化水平也最高,呈现出与牵引力变化类似的时间响应关系。MGF处理组细胞骨架结构发生重构,F-actin的表达增多,12h时最显著(p<0.05)。 这些结果表明,MGF能诱导细胞骨架结构重构而调控细胞力学属性,进而促进rMSCs迁移。通过深入研究MGF对rMSCs迁移行为影响的潜在机制,将有助于发展以MGF为诱导的基于MSCs的细胞疗法,为组织工程和再生医学的研究奠定基础。