细胞外基质硬度通过调控内皮细胞旁分泌信号决定周细胞命运以调节微血管稳定性

背景：周细胞分化为肌成纤维细胞会导致微血管退化、ECM（细胞外基质）积累和组织硬化，这是纤维化疾病的特征。目前尚不清楚在微血管环境中周细胞-肌成纤维细胞分化是如何被调控的。我们先前的研究建立了一个用于共培养来自同一组织的微血管内皮细胞（ECs）和周细胞的新型二维平台。本研究探讨了ECM硬度如何调控微血管ECs、周细胞及其相互作用。方法：将原代微血管培养在TGM2D培养基（二维基底上的管状微血管生长培养基）中。硬ECM是通过将ECM溶液在常规培养皿中孵育1小时，然后用PBS洗涤制备的。除非另有说明，否则使用杨氏模量约为6 kPa的软ECM。骨移植物取自大鼠颅骨。对细胞进行免疫染色、RNA测序、RT-qPCR（实时定量聚合酶链反应）、Western blotting和敲低实验。结果：即使在存在TGFβ（转化生长因子β）信号抑制剂A83-01的情况下，原代微血管周细胞在硬ECM上分化为肌成纤维细胞（NG2+αSMA+）。软ECM和A83-01协同作用维持微血管稳定性，同时抑制周细胞-肌成纤维细胞分化（NG2+αSMA-/low）。因此，我们定义了两种周细胞亚群：原代（NG2+αSMA-/low）和活化（NG2+αSMA+）周细胞。软ECM在体内骨移植中促进了微血管再生并抑制了纤维化。由于整合素是主要的机械传感器，我们对整合素家族成员进行了RT-qPCR筛选，发现Itgb1（整合素β1）是受软ECM和A83-01处理下调的主要亚基。敲低Itgb1抑制了硬ECM上的肌成纤维细胞分化。有趣的是，ITGB1磷酸化（Y783）主要位于硬ECM上的微血管ECs上，这促进了ECs分泌旁分泌因子，包括CTGF（结缔组织生长因子），以诱导周细胞-肌成纤维细胞分化。CTGF敲低或单克隆抗体处理部分减少了肌成纤维细胞分化，暗示了多通路参与纤维化形成。结论：ECM硬度和TGFβ信号协同调节微血管稳定性和周细胞-肌成纤维细胞分化。硬ECM促进EC ITGB1磷酸化（Y783）和CTGF分泌，从而诱导周细胞-肌成纤维细胞分化。