周期性牵张应变对大鼠骨髓间充质干细胞神经向分化的影响

作者：程虹; 黄艳^*; 姚杰; 陈伟; 钱佳怡; 樊瑜波^*

来源：医用生物力学, 2023, 38(01): 149-163.

DOI：10.16156/j.1004-7220.2023.01.022

• 周期性牵张
• 骨髓间充质干细胞
• 神经细胞
• 细胞分化

目的 研究周期性牵张应变对大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone marrow-derived mesenchymal stem cells, rBMSCs)向神经细胞分化的影响。方法 对rBMSCs加载不同幅度周期性应变24 h,然后继续培养5 d,检测神经细胞标志物表达和相关信号通路蛋白磷酸化水平。通过有限元分析牵张作用下细胞表面的应力分布。通过转录组测序分析周期性牵张应变引起差异表达的基因。结果 5%幅度、0.5 Hz周期性牵张应变可以显著促进神经细胞标志物的表达，提高细胞内胞外信号调节激酶(extracellular-signal-regulated kinase, ERK)、蛋白激酶B (AKT)和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)的磷酸化水平。KEGG通路富集分析发现，与细胞黏附、细胞外基质和受体相互作用相关的基因在周期性牵张作用后显著提高。结论 周期性牵张应变可以改变细胞与细胞外基质的相互作用，激活AKT/mTOR和ERK信号通路，从而促进rBMSCs向神经细胞分化。了解力学刺激对间充质干细胞分化的影响有望提高干细胞向神经细胞分化的效率，有利于组织工程的装置设计，促进间充质干细胞在神经组织再生和修复的临床应用。

• 单位
  北京航空航天大学