基质刚度调节纤维细胞中的TGF-β激活和ECM相关基因表达
Brijesh Kumar Verma1, Aritra Chatterjee1, Paturu Kondaiah2
1Centre for Biosystems Science and Engineering, Indian Institute of Science, Bengaluru 560012, India.
基质刚性对纤维细胞的行为和细胞外基质 (ECM) 生产有重大影响. 更软的材料损害了转变生长因子-β (TGF-β) 的激活,改变了ECM基因表达,影响了纤维化发展.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 细胞生物学 细胞生物学
- 生物材料科学 生物材料科学
背景情况:
- 转化生长因子-β (TGF-β) 是一种关键的细胞因子,在组织损伤和纤维化期间调节细胞外基因表达.
- 纤维化发展受到组织微环境中的生化和机械因素的影响.
- 基质刚度在调节纤维细胞中TGF-β活性和ECM基因表达中的特定作用仍未得到充分研究.
研究的目的:
- 为了研究不同基质刚度对HMF3S纤维细胞中TGF-β蛋白激活的影响.
- 分析基质刚度对ECM相关基因和矩阵金属蛋白酶 (MMPs) 表达的影响.
- 了解基质刚性和纤维细胞形态,增殖和细胞周期进展之间的关系.
主要方法:
- 制造具有定义硬度 (40kPa,300kPa,1.5MPa) 的聚二甲基 (PDMS) 基板.
- 在不同硬度的基板上培养HMF3S纤维细胞.
- 使用记者试验量化TGF-β蛋白质分泌.
- 分析ECM基因表达 (原I,原III,整合素α5) 和MMP活性 (MMP-2,MMP-9) 通过RT-PCR,西式斑点和凝组图.
- 评估细胞和核形态,蛋白表达,增殖和细胞周期状态.
主要成果:
- 在较软的基板上 (40kPa和300kPa) 的TGF-β蛋白激活显著降低.
- 在较软的基质上,整体α5表达减少,与TGF-β激活受损相关.
- 原I,原III和MMP-2的表达在更软的基板上较低;在所有硬度上,MMP-9活性是最小的.
- 纤维细胞表现出圆形的细胞和核形态,在符合条件的基质上增加了蛋白表达.
- 细胞增殖在更硬的基板上更高,而更软的基板诱导细胞循环停止.
结论:
- 基质刚性在调节纤维细胞介导的ECM产生和TGF-β信号传递方面发挥着至关重要的作用.
- 来自微环境的机械线索显著影响纤维细胞的行为,影响纤维细胞的过程.
- 这些发现突出了基质刚性和ECM调节之间的反机制,这与理解和潜在治疗纤维化有关.
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