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纤维直径和纤维排列对肌腱干细胞的分化有影响2023-06-20 08:46:11

干细胞的生态位对其分化方向至关重要,而由生物材料的地形构成的干细胞生态位可以调节肌腱干/祖细胞的分化。同样,生物材料的刚度、纤维直径和纤维排列也会影响干细胞的分化。首先,基质硬度对肌腱干/祖细胞的分化有调节作用,这主要是通过激活FAK-ERK1/2信号通路。正常肌腱组织的细胞外基质硬度相对较高,肌腱干/祖细胞的增殖速度也会加快。然而,在肌腱病患者中,肌腱组织的基质硬度明显降低。基质硬度的降低会诱发软骨成骨,进而导致肌腱病。

其次,纤维直径和纤维排列对肌腱干/祖细胞的分化也有影响。有研究制备了不同直径和机械性能的丝质纤维素薄膜,并在5,10,15和20μm的丝素纤维素薄膜中培养了大鼠肌腱干/祖细胞,除了5μm的丝素纤维素薄膜,10,15和20μm的丝素纤维素薄膜表现出与正常肌腱相似的极限载荷和最大拉力;他们还评估了丝质纤维素薄膜细胞的形态和生存能力,发现10μm丝素纤维素薄膜中的肌腱干/ 祖细胞表现出定向细胞排列和拉长的细胞形态;此外,肌腱干/祖细胞中肌腱相关基因SCX、胶原蛋白Ⅰ和TNMD的表达明显高于其他组,这些数据表明,肌腱干/祖细胞在10μm的丝素纤维素薄膜上有最佳的生物反应。最后,不同类型的脱细胞基质对人类肌腱干/祖细胞有不同的分化作用。在肌腱衍生的脱细胞基质上的人肌腱干/祖细胞表现出增强的肌腱系分化。肌腱衍生的脱细胞基质通过调节肌腱和骨的特异性转录因子,促进了肌腱的特异性表达,抑制了成骨的分化。
 
总之,基质细胞外基质组成、地形模式和机械性能共同促进了肌腱干/祖细胞的各种分化方向。选择适当的方法制备合适的具有多孔结构和优异力学性能的肌腱组织工程支架是一个重要的问题。未来的支架应满足以下条件:与天然肌腱结构相似、模仿天然肌腱的力学性能、良好的生物相容性。未来的研究仍然需要进一步研究基质促进干细胞分化的机制。
 
出自《影响肌腱干细胞分化的因素 》作者逯静薇,吕可馨,蒋莉。