细胞-基质相互作用

摘要\n人们认识到，细胞与其物理微环境之间的相互作用在控制细胞行为甚至决定细胞命运方面起着根本的作用。细胞外基质( ECM )的任何物理性质的改变，如其地形、几何和刚度，都控制着这种相互作用。在本研究中，我们揭示了界面刚度介导的细胞-基质相互作用和细胞-细胞通信之间的强关联性，并从机械感知、机械传递和缝隙连接介导的细胞-细胞通信三个方面阐明了人根尖乳头干细胞的这一过程。我们首先制备了具有相同形貌和几何形状但刚度不同的聚二甲基硅氧烷( PDMS )基底，发现hSCAPs的细胞形态发生了积极的变化，以适应基底刚度的不同。我们还发现，hSCAPs分泌更多纤维连接蛋白以应对僵硬的底物。通过改变局灶黏附激酶( FAK )和paxillin的表达来改变局灶黏附斑块。FAK和paxillin结合连接蛋白43，因此改变了缝隙连接的形成。通过进行Lucifer黄转移实验，我们进一步证实了界面刚度通过缝隙连接隧道的改变介导了活的hSCAPs中的细胞-细胞通讯。细胞外刚度介导细胞-细胞间通讯的内在机制显示了细胞与其外界物理微环境相互作用的巨大影响，强调了微环境力学在器官发育和疾病中的重要性。\n意义声明\n生化因子可直接指导细胞增殖、迁移、分化、细胞周期和凋亡等细胞行为。同样，生物物物理因素也可以决定细胞在所有生物过程中的行为。

地形和机械特征是细胞发育的两个关键因素。在此，我们引入了一种易于制作的Mat-on-Gel结构来研究纳米几何和刚度对体外心肌细胞功能发育的共同影响。该结构由电纺纤维和聚二甲基硅氧烷( PDMS )凝胶组成，具有纳米纤维结构和可调的刚度。利用CM细胞系HL - 1细胞，对19 ~ 52  kPa三种不同刚度进行了比较研究。物理表征表明，与PDMS凝胶相比，Mat-on- Gel结构具有更好的亲水性，杨氏模量降低。从而使细胞黏附更好，细胞代谢活性增强。与单独在电纺纤维或PDMS凝胶上培养的CMs相比，Mat-on- Gel结构上的CMs也表现出更同步的电生理活性。尤其是较低的凝胶刚度导致更快的钙波。本研究综合论证了这种Mat-on-Gel结构的可行性及其作为体外药物研究平台的潜在用途。\n本文为心肌细胞提供了一种混合的Mat-on-Gel结构。它由聚二甲基硅氧烷( PDMS )凝胶顶部的一层电纺纤维组成，提供纳米几何尺寸和可调刚度。发现较软的基底诱导较快的钙波，而取向纤维则加速规则的钙瞬态发展。