对齐纳米纤维支架结合循环拉伸促进间充质干细胞分化用于韧带工程

背景 肌腱组织工程需要仿生支架和机械信号来引导间充质干细胞向肌腱谱系分化。骨髓来源间充质干细胞（BMSCs）、对齐纳米纤维支架和循环单轴拉伸可用于构建功能性工程化韧带组织。 目的 研究对齐纳米纤维支架和循环拉伸对BMSC肌腱分化的影响，以用于韧带工程。 方法 在静态和循环拉伸条件下（0.5 Hz，2%应变，每天2小时），将BMSCs培养在对齐和随机聚乳酸纳米纤维支架上，持续7天，使用机械加载系统（CFILLOAD-300）。应用Ras同源基因家族（Rho）相关卷曲螺旋激酶（ROCK）抑制剂Y27632，以探讨其在肌腱分化中的作用。通过扫描电子显微镜评估支架形态，通过共聚焦显微镜结合F-肌动蛋白和4',6-二脒基-2-苯基吲哚染色评估细胞形态、活力和排列。通过定量聚合酶链反应定量肌腱基因表达（I型胶原α2、III型胶原α1、腱生蛋白C和腱调蛋白），并通过Western blot分析韧带相关蛋白水平（胶原I、胶原III、腱生蛋白C和腱调蛋白）。 结果 扫描电子显微镜显示，对齐支架提供了一致的定向结构，而随机支架显示出无序的纤维排列。共聚焦显微镜显示，在静态条件下，对齐支架上的BMSCs平行于纤维排列生长，而随机支架上的BMSCs随机生长。在循环拉伸应变下，两种支架上的BMSCs均沿应变方向伸长，呈纺锤形形态。循环单轴应变提高了细胞活力和代谢活性（基于CCK-8分析结果），并上调了对齐支架上韧带特异性基因和蛋白的表达（与静态条件相比）。在拉伸应变下，对齐支架上的BMSCs表现出最高的肌腱标志物表达，表明支架排列和机械加载具有协同效应。用Y27632抑制ROCK上调了替代信号通路（焦点粘附激酶和runt相关转录因子2），进一步促进肌腱分化。 结论 对齐纳米纤维支架结合循环拉伸应变，为引导BMSCs向韧带谱系分化提供了最佳环境，如韧带特异性标志物表达增加所评估。机械刺激（单轴拉伸）显著影响BMSC肌腱分化，对齐纳米纤维和拉伸应变的组合进一步增强了这一效果。ROCK通路在此过程中起调节作用，但其精确机制需进一步研究。