协同调制混合细胞收缩的细胞外基质

文摘

细胞外基质(ECM)是提供各种物理化学线索指导细胞行为包括组成、地形和维度。ECM的物理重构已经被记载在各种癌症。在乳腺癌中,矩阵蛋白质沉积的增加,交联,对齐创建一个更加激烈的微环境,激活细胞收缩,促进癌症入侵。在本文中,我们试图研究的集体影响ECM成分和密度的收缩力学人类mda - mb - 231细胞利用最近建立了胰蛋白酶deadhesion化验。使用胶原蛋白和fibronectin-coated表面不同的密度,我们表明,细胞收缩性调整密度制约的方式,与快deadhesion fibronectin-coated表面相比collagen-coated下表面涂层密度相同。deadhesion反应时显著延迟细胞肌凝蛋白抑制剂blebbistatin对待。通过结合胶原、纤粘连蛋白在两个不同的密度,我们表明,混合配体表面协同调节细胞的收缩性。最后,我们表明,在fibroblast-derived 3 d矩阵密切模仿在活的有机体内矩阵,细胞强烈极化和展览更快deadhesion相比,混合配体表面。在一起,我们的研究结果表明,ECM成分、密度,和3 d组织共同调节细胞收缩性。

1。介绍

肿瘤形成的几个特征,细胞外基质(ECM)中起着重要的作用在调节凋亡逃避,不受控制的增殖,血管生成和转移1,2]。这些特点成为可能的收购通过一系列连续变化在ECM成分和组织肿瘤恶化,表现在ECM力学性能改变。例如,肿瘤明显硬度比正常组织,和恶性转化可能由ECM加劲。这种改变在ECM属性导致改变张力的体内平衡,也就是说,单个细胞之间的力量平衡和ECM (3]。

ECM是由异构网络的胶原蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、糖蛋白、蛋白聚糖,其组成不同的组织方式。ECM成分和组织经常改变的癌症。例如,胶原沉积增加我与乳腺密度和增加乳腺癌的发展(4]。此外,lysyl oxidase-induced交联的胶原蛋白会导致肿瘤间质硬化和诱发肿瘤恶化[5]。除了增加沉积和交联矩阵蛋白,胶原纤维进行重组的随机网络追踪对齐纤维,促进癌症侵袭性(6,7]。这种改变在ECM密度和校准记录在多种上皮肿瘤包括乳腺癌、前列腺癌和卵巢癌癌(8]。间质成纤维细胞在肿瘤微环境也分泌一个一致矩阵富含纤连蛋白和胶原蛋白。此外,纤连蛋白沉积被牵连为转移的早期步骤(9],纤连蛋白是调节胶原原纤维组织通过直接绑定胶原蛋白(10]。总的来说,这些研究表明,增加胶原蛋白、纤粘连蛋白的密度和对齐的ECM导致ECM刚度增加驱动肿瘤恶化。

许多生物物理的研究集中在理解ECM的特性,即ECM刚度和ECM密度,影响细胞过程包括细胞扩散和能动性,在正常细胞和癌细胞。传播和能动性的3 t3成纤维细胞被证明具有两相的依赖胶原蛋白我密度,与阈值密度与这些细胞表达的整合蛋白的表面密度(11]。相似的两相的依赖性的细胞扩散和能动性在平滑肌细胞培养观察ECM-coated stiffness-modulated聚丙烯酰胺水凝胶,在最优ECM刚度传播被认为依赖ECM密度(12,13]。与两相的扩散反应在成纤维细胞和平滑肌细胞,观察牛主动脉内皮细胞(BAECs)被传播日益增加配体密度对RGD-functionalized聚丙烯酰胺水凝胶。此外,细胞扩散的模式被发现从低密度表面各向异性扩散各向同性扩散在人口密度较高的表面(14]。类似ECM密度制约的扩散反应在乳腺癌、肺癌、前列腺癌和细胞(15]。除了说明细胞扩散的耦合依赖ECM刚度和ECM密度,这些研究结果突出细胞泛型类型的细胞敏感性的差异对ECM刚度变化和/或ECM密度。

伴随ECM-dependent细胞形状变化,ECM机械性能的改变也改变癌症细胞力学性能密切相关。增加牵引力量已报告在转移性乳腺癌、肺癌、前列腺癌和细胞相比,非侵入性细胞增加ECM密度(15]。测量三维牵引力量胶原凝胶显示hypercontractile相比,乳腺癌和肺癌细胞的表型是非同行(16]。此外,乳腺癌细胞具有ErbB2转变潜在嵌入在3 d矩阵被发现加强应对高刚度矩阵(17]。与上述结果反映的刚度增加癌细胞,膀胱癌细胞比正常细胞(软18]。细胞软化也被报道在胰腺癌细胞的生物活性脂质sphingosylphosphorylcholine (SPC)在胰腺癌转移发挥重要作用[19]。在一起,这些结果说明,癌症细胞的力学性能变化可能涉及细胞细胞硬化或软化,可能由生物力学微环境的属性。

癌症细胞力学性能之间的密切相关性和癌症侵袭性引发巨大的兴趣发展测量肿瘤细胞的机械性能的技术。相比一些广泛使用的技术用于测量细胞力学性能包括原子力显微镜(AFM) (20.- - - - - -23),光学陷阱(24),磁扭血细胞计数(25- - - - - -27[],微量吸液管愿望28,29日),胰蛋白酶deadhesion化验是最近开发了快速和廉价的技术,可用于探测贴壁细胞的收缩力学[30.]。在这个试验,细胞张力的体内平衡是测量通过跟踪从底层细胞脱离ECM的动力学与胰蛋白酶酶治疗。细胞分离展品的动力学反曲的行为有两个时间常数与皮质规模负刚度值获得使用AFM。使用这种分析,人类大脑神经胶质瘤肿瘤细胞培养fibronectin-coated基质被发现展览ECM密度制约的deadhesion动力学deadhesion最快的观察表面密度最高(31日]。发现有趣的是,deadhesion时间尺度变化更敏感的收缩性相比,AFM刚度测量说明deadhesion的效用分析量化改变癌症细胞力学由细胞骨架重塑。

在本文中,我们研究了ECM成分和ECM的集体影响密度收缩表型的肿瘤细胞利用胰蛋白酶deadhesion化验。使用高转移性乳腺癌mda - mb - 231人类细胞系,我们测量了扩散和deadhesion动力学工程ecm不同的成分和密度,以及细胞来源在活的有机体内模仿ecm。第一,当细胞传播玻璃盖玻片涂以不同浓度的胶原蛋白或纤连蛋白被发现弱依赖ECM密度、细胞形状被发现ECM密度和依赖ECM成分。细胞传播相比,deadhesion时间尺度表现出更强烈的依赖ECM密度与速度deadhesion观察增加配体浓度对胶原蛋白和fibronectin-coated基质。在混合矩阵的也得到了相似的结果通过胶原蛋白和纤连蛋白结合,增加在ECM密度导致deadhesion更快。混合矩阵相比,更快deadhesion NIH 3 t3-derived观察在活的有机体内模拟3 d矩阵。综上所述,我们的研究结果表明,乳腺癌细胞的力学性能是密切与ECM成分、密度、组织和说明的效用胰蛋白酶deadhesion试验测量ECM-dependent改变肿瘤细胞的机制。

2。材料和方法

2.1。制备ECM-Coated玻璃盖玻片

玻璃盖玻片ethanol-sterilized孵化和鼠尾胶原蛋白我和/或人类血浆纤连蛋白(σ)的理论密度0.01,0.1,1到10μ通用汽车/厘米²,分别。在4°C隔夜孵化后,样品被封锁普朗尼克F127为1%(道琼斯)10分钟,冲洗镀前与PBS细胞。

2.2。ECM测量涂层

ECM的表面吸附的蛋白质在不同密度评估通过比较股票的吸光度的解决方案与刮刮得到的解决方案的内容盖玻片和蚕丝的结构在相同体积的缓冲股票的解决方案。为此,布拉德福德试剂(σ)结合的解决方案1:1的比例和20% SDS添加到解决方案1:100年比率增加吸光度读数(32]。吸光度读数得到股票和刮解决方案使用紫外分光光度计(姚什科)在595海里。实验重复了三次的所有条件。学生的以及用于确定统计学意义在不同的涂层密度吸光度值之间。

2.3。制备Fibroblast-Derived矩阵

NIH 3 t3细胞培养在high-glucose含10%胎牛血清的DMEM(的边后卫)、青霉素100单位/毫升和100g / mL链霉素超过20通道矩阵之前生产。细胞衍生矩阵是通过治疗汇合的NIH 3 t3文化与新鲜维护媒体补充50克/毫升细胞culture-tested抗坏血酸(σ)每隔一天8天(33,34]。经过八天的抗坏血酸治疗,细胞衍生矩阵是通过去除成纤维细胞通过碱性洗涤剂治疗(0.5% (v / v) triton - x NH - 100和20毫米₄OH)和PBS温和的洗涤。mda - mb - 231细胞生长在fibroblast-derived矩阵传播和deadhesion实验前24小时。

2.4。细胞培养

mda - mb - 231细胞获得国立细胞科学中心(国立细胞科学中心、浦那(印度)和维护为单层培养在湿润的气氛中95%的空气和5%的公司₂在l - 15媒体(Leibovitz15 HiMedia)补充10%胎牛血清抗生素(青霉素和链霉素HiMedia)和1% (PenStrep HiMedia)。细胞保持在25厘米²细胞培养瓶(康宁),收获0.25% trypsin-EDTA (HiMedia),并通过每3 - 4天。实验,细胞被镀在玻璃盖玻片涂以ECM在不同密度和传播和deadhesion评估在一个24小时的时间点。

2.5。免疫荧光标记

染色,细胞培养在不同基质和PBS洗,pH值7.4 (HiMedia) permeabilized使用透化作用缓冲(10毫米玫瑰,pH值6.9,50 mM氯化钠,MgCl 3毫米₂特里同x - 100年,0.5%,300毫米蔗糖,1毫米EGTA,蛋白酶抑制剂鸡尾酒(目录没有。P8340,σ)清除胞质蛋白,并与4%多聚甲醛固定(σ)PBS 20分钟。固定细胞被封锁1%牛血清白蛋白为孵化前1小时在室温下兔子anti-FAK免疫球蛋白(PBSσ,稀释1:200)一夜之间在冰箱里。孵化后主要抗体,细胞用PBS和孵化Alexa萤石555驴anti-rabbit免疫球蛋白(PBS表达载体,稀释1:200)和488年Alexa phalloidin (PBS表达载体,稀释1:200)在室温下1小时。样本安装使用Cytoseal(σ)和成像在奥林巴斯IX71倒置显微镜使用40 x的目标。使用ImageJ原始图像处理软件(NIH)。

2.6。图像采集

活细胞成像进行了使用奥林巴斯IX71显微镜。图像与CCD相机记录(打印大师)界面的图像采集软件(Image-Pro表达6.3)。分析ECM-coated基质细胞形状的不同,分析了至少50细胞每条件和实验重复两次。Deadhesion测量进行了如前所述[30.]。简单地说,媒体是吸气,细胞被洗与PBS在孵化前温暖胰蛋白酶(0.25%胰蛋白酶0.02% EDTA,σ)。图像获得每5 - 6秒20 x放大直到细胞成为圆形但仍附在底层基板。量化deadhesion,细胞基质接触面积是由跟踪细胞在不同时间点的轮廓使用ImageJ (NIH)。Deadhesion动力学被把时间量化规范化区域()到一个s形曲线()获得的估计两个时间常数和,分别。统计时间常数之间的显著差异在不同条件下使用学生的评估以及。

3所示。结果

3.1。胶原蛋白、纤粘连蛋白的表面吸附的量化

系统地研究ECM配体密度的影响deadhesion mda - mb - 231细胞动力学,玻璃盖玻片被涂上一层胶原、纤连蛋白涂层密度为0.01,0.1,1.0,和10克/厘米²,分别。吸附蛋白质提取的刮在相同体积的缓冲和重组的股票数量,和ECM的依恋程度的表面蛋白质特征使用紫外分光光度计。表面吸附的程度是评估通过比较股票的解决方案的吸光度与吸附的解决方案。吸光度(595海里)的定量度量股票的解决方案显示,吸光度随着密度的增加,增加胶原蛋白和纤连蛋白(图1)。此外,吸光度读数吸附的解决方案是95 - 98%股票的解决方案表明近100% ECM表面吸附的蛋白质。

3.2。ECM密度制约的扩散反应胶原蛋白和Fibronectin-Coated基质

人类高度侵袭性和转移性mda - mb - 231乳腺肿瘤细胞被选为我们的研究。这些细胞被归类为三阴他们不表达雌激素受体、孕激素受体,或HER2 [35]。另外,他们已知表达波形蛋白中间丝蛋白和缺乏肿瘤抑制钙粘蛋白(36]。研究ECM密度对细胞扩散的影响,相同数量的mda - mb - 231细胞培养在不同基质的胶原蛋白,fibronectin-coated玻璃盖玻片密度在一段时间内24小时。Pluronic-blocked玻璃盖玻片没有任何ECM涂料作为负控制正确的传播由被动吸附血清蛋白质和/或ECM蛋白质的分泌细胞本身。5倍高扩散的细胞即使在最低的0.01μ克/厘米²ECM-coated表面相比Pluronic-blocked表面显示有最小吸附血清蛋白质在24小时的时间点(图2 (b))。代表相衬的图像细胞在不同ECM-coated表面显示细胞扩散敏感ECM密度和ECM成分(图2(一个))。尽管广泛的细胞反应的异质性ECM密度从盒须图观察,ECM密度的增加导致增加细胞蔓延阈值密度为1μ克/厘米²,最高的传播上观察到10μ克/厘米²表面。同时传播区域变化类似的胶原蛋白和纤连蛋白,循环的措施在不同ligand-coated表面显示模式的差异(图蔓延2 (b))。而胶原蛋白密度增加与减少循环,也就是说,增加细胞伸长,镀细胞纤连蛋白表现出一个两相的趋势与配位体浓度增加,细胞形状和最大细胞伸长1μ克/厘米²表面。总的来说,这些结果表明,细胞扩散区域的变化可能不剧烈,传播的模式可能取决于ECM成分和密度。

3.3。ECM密度对细胞结构的影响和焦mda - mb - 231细胞的粘连

获得额外的洞察的密度制约的差异在蔓延,稳定的局部粘连,州议会和肌动蛋白细胞骨架使用免疫荧光(图进行评估3)。为此,细胞培养的0.1,1.0,和10.0μ克/厘米²表面沾了f -肌动蛋白和FAK,分别。而著名的应力纤维在所有条件下,观察ECM的密度制约的差异观察纤维组织的压力。例如,相比中央和周边应力纤维的存在在0.1和1.0μ克/厘米²collagen-coated表面,有一个流行的圆周应力纤维10.0μ克/厘米²表面。与这些变化伴随的肌动蛋白细胞骨架,FAK展出的relocalization核/细胞核周围的区域在低密度在高密度外围局部粘连。这些变化是一致的细胞扩散和断裂延伸率最高的密度增加。fibronectin-coated表面、FAK本地化表现出相反的趋势与外围染色较低密度核/细胞核周围的染色密度更高。此外,厚1.0应力纤维μ克/厘米²表面细肌动蛋白网络取而代之的是10.0μ克/厘米²表面。总的来说,这些结果说明,尽管细胞扩散区域不是在ECM密度的变化极大地敏感,焦粘连的分布和肌动蛋白网络体系结构是密切关注ECM密度和组成。

3.4。ECM密度制约的Deadhesion mda - mb - 231细胞的动力学

而激烈的细胞传播的差异在不同密度表面没有观察到,细微变化的分布局部粘连和肌动蛋白网络结构表明,差异可能存在于细胞的生物物理状态在不同的条件。直接确定配体密度对细胞力学的影响,mda - mb - 231细胞的收缩性使用胰蛋白酶deadhesion试验评估。简单地说,细胞被洗PBS和孵化与温暖的胰蛋白酶。图像获取每5 - 6秒,直到细胞围捕了但仍然附着在基板上。见图4(一),同样的涂料密度(1μ克/厘米²),在fibronectin-coated基质细胞被发现围捕相比更快collagen-coated基质细胞。这是定量证实通过绘制规范化细胞面积作为时间的函数和曲线拟合实验deadhesion波尔兹曼方程获得的时间常数和(图4 (b)),而sec纤连蛋白和细胞培养sec对胶原蛋白细胞培养,指示性的三倍快初始响应fibronectin-coated表面脱离。同样的,相对于证交会在胶原蛋白,秒纤连蛋白与近50%更快的响应。deadhesion反应的两个细胞在两个不同的基质似乎表明,在相同的配体密度,细胞更收缩fibronectin-coated基质而collagen-coated基质。

进一步调查如果更快deadhesion fibronectin-coated基质适用于所有密度,我们进行了deadhesion研究胶原蛋白-所有不同密度和fibronectin-coated表面(数字5(一个)和5 (b))。有趣的是,在collagen-coated基质,mda - mb - 231细胞表现出密度制约的deadhesion动力学0.01和0.1秒μ克/厘米²表面,1.0秒μ克/厘米²的表面,证券交易委员会10日μ克/厘米²表面。虽然deadhesion速度在所有密度在fibronectin-coated基质与collagen-coated基质相比,也观察到类似的密度依赖fibronectin-coated基质0.01和0.1秒μ克/厘米²表面,1.0秒μ克/厘米²的表面,证券交易委员会10日μ克/厘米²表面。虽然密度制约的变化是不那么引人注目,趋势是相似的吗值获得最高密度最低。

除了跟踪在deadhesion细胞面积的变化,我们决定一个variable-net质心的运动从deadhesion实验(图5 (c))。这是净流动的过程中细胞的质心deadhesion,表明细胞极化的程度。~ 4的非零质心的运动μ观察米所有的条件,除了10μ克/厘米²collagen-coated表面的细胞被大多数极化明显~ 6.5μm质心的运动。

3.5。肌凝蛋白II抑制对Deadhesion mda - mb - 231细胞的动力学

先前的deadhesion动力学的研究证明了收缩性的重要角色在推动deadhesion [30.]。测试如果myosin-based收缩性的主要决定因素是deadhesion mda - mb - 231细胞反应,deadhesion实验进行细胞孵化与nonmuscle肌凝蛋白II抑制剂用量5 blebbistatin 30分钟m .药物研究限于1到10μ克/厘米²ligand-coated表面,观察deadhesion更快。Blebbistatin治疗显著延迟deadhesion mda - mb - 231细胞的反应对collagen-coated和fibronectin-coated表面在配体密度(图6)。具体来说,3-4-fold增加(图6(一))和2-5-fold增加(图6 (b))在不同条件下观察。总的来说,这些结果表明肌动球蛋白的角色设置deadhesion时间尺度收缩性。

3.6。mda - mb - 231细胞的扩散反应混合基质表面

虽然上述研究为我们提供了重要的见解的乳腺癌细胞扩散和deadhesion响应collagen-coated和fibronectin-coated基质密度不同,在现实中,在活的有机体内矩阵是由超过一个ECM蛋白质。此外,除了矩阵组成,在活的有机体内矩阵提供各种空间线索细胞矩阵形式的地形和维度34,37]。这些事实的认知,我们重复传播研究多个ECM蛋白质组成的矩阵。得到了两种结合胶原、纤粘连蛋白在定义密度0.1(坳,μ克/厘米²)和1.0μ克/厘米²(上校,μ克/厘米²),分别。第三个矩阵,fibroblast-derived矩阵(FDM),是一个矩阵直接由NIH 3 t3成纤维细胞和分泌密切模仿的成分和组织在活的有机体内三维矩阵(33,38]。代表相衬的图像细胞表明差异扩散反应在三个矩阵(图7(一))。1.0最大传播被观察到μ克/厘米²双重ECM的表面。类似的观察0.1蔓延μ克/厘米²双重ECM表面和fdm(图7 (b))。然而,细胞在fdm相比更圆的两个双ECM表面,改变细胞骨架组织的暗示。

3.7。Deadhesion mda - mb - 231细胞动力学混合基质表面

进一步调查不同的细胞力学混合基质表面,deadhesion实验重复三个矩阵。超然的反应在所有三个矩阵s形类似于早期的研究突出的普遍性deadhesion过程。观察双重ECM表面、更快deadhesion 1.0μ克/厘米²人口密度较高的表面(图8(一个)),类似于密度制约的deadhesion反应观察单独collagen-coated和fibronectin-coated表面(数字5(一个)和5 (b))。有趣的是,最快deadhesion fdm观察。相比0.1秒的μ克/厘米²双重ECM表面,证交会在fdm代表50%的统计上的显著差异(图8 (b))。同样的,减少了40%0.1 12.5秒μ克/厘米²双重ECM表面相比7.5秒在fdm(图8 (c))。deadhesion时间常数1.0μ克/厘米²双重ECM表面观察值之间的中途在0.1μ克/厘米²双重ECM fdm表面和观察。虽然deadhesion时间尺度是不同的两个双ECM表面,保持不变质心运动表明类似的区段的细胞极化这两个矩阵(图8 (d))。最引人注目的是,质心的运动20μm fdm是近2倍的质心运动观察双重ECM表面。除了说明协同调节细胞收缩性的混合ECM配体,结果在fdm突出ECM维度的作用在调节细胞收缩性和偏振,直接导致癌症侵袭性因素。

4所示。讨论

在这项研究中,我们试图确定的综合影响ECM成分和ECM密度对乳腺癌细胞的机制。我们已经表明,增加ECM密度导致增加细胞蔓延阈值密度对应于1.0μ克/厘米²在我们的研究。而密度制约的反应是相似的胶原蛋白和fibronectin-coated表面传播,细胞形状依赖于ECM成分变化。使用胰蛋白酶诱导deadhesion探测细胞收缩性,我们已经表明,增加ECM密度激活细胞的收缩性。在混合矩阵含有胶原蛋白和纤连蛋白,细胞扩散比collagen-coated或者fibronectin-coated矩阵但展览deadhesion平均响应。最后,我们表明,细胞fdm拥有更高的收缩性和偏振与混合ECM表面相比,强调ECM的直接影响组织细胞力学。在一起,我们的研究结果表明,ECM成分、密度,和3 d组织共同调节细胞收缩性。

牵引力显微镜测量是一种广泛使用的技术贴壁细胞的收缩性(39,40]。使用这种方法结合磁扭血细胞计数,小王和同事证明细胞压力和细胞刚度之间的线性关系,与压力的增加与细胞硬化(27]。这种方法已经成功地使用多个组测量牵引军队在一系列不同的细胞类型包括成纤维细胞、癌细胞干细胞(22,41- - - - - -45]。然而,测量牵引力量需要嵌入的荧光珠衬底。虽然这是很容易实现与工程矩阵如聚丙烯酰胺水凝胶,这个需求成为一个障碍在试图测量牵引力量在活的有机体内模拟环境中,像fibroblast-derived矩阵(33]。牵引的力量也无法衡量刚性表面像玻璃盖玻片,很多细胞生物学工作得以进行。自从deadhesion试验不需要任何衬底预处理,因此,它可以用于工程矩阵和在活的有机体内模拟矩阵。鉴于这种技术的简单性和鲁棒性,我们预期广泛使用这种技术的细胞力学社区。

细胞收缩后trypsin-induced deadhesion是决定细胞的收缩应力的大小以及基质粘附强度。而高收缩性将导致更快的deadhesion常数粘附强度,强附着力预计将导致延迟deadhesion相同水平的压力。自贴壁细胞粘附和收缩性密切相关(46,47],deadhesion响应预计将由相声的程度之间的附着力和收缩性。之前的研究进行U373 MG人类胶质母细胞瘤细胞fibronectin-coated表面增加密度显示deadhesion变化更敏感相比,收缩性配体密度(31日]。在这篇文章中,我们已获得类似的结果与乳腺癌mda - mb - 231细胞collagen-coated和fibronectin-coated表面,与快deadhesion观察在人口密度较高的表面。

比较的乳腺癌细胞扩散和deadhesion动力学collagen-coated和fibronectin-coated表面提供了有趣的见解。collagen-coated和fibronectin-coated表面传播保持不变的涂层密度1μ克/厘米²和显著增加10μ克/厘米²涂层表面。这些结果与先前的报道是一致的,显示弱依赖的细胞蔓延在ECM密度培养硬基质(13]。然而,差异这两个表面之间存在密度依赖的细胞形状圆的措施就是明证。有趣的是,我们观察到细胞deadhesion测量相比,ECM密度变化更敏感细胞扩散。进一步,更快deadhesion fibronectin-coated表面观察collagen-coated表面相比,表明增加收缩性与增加传播有关,一直在观察成纤维细胞和内皮细胞(11,48]。快deadhesion超出临界涂层密度(0.1μ克/厘米²在我们的例子中)表明整合素所需的阈值密度聚类,形成焦粘连,形成牵引压力。

我们的实验数据表明,deadhesion的模式也可以为我们提供有用的信息用于修饰或说明细胞极化的程度。细胞迁移是一个高度管制的过程,由前后细胞极化,actin-driven突出的前缘,粘连形成,代牵引压力,和后缘收缩(49,50]。几项研究各种不同的细胞类型的细胞迁移已经表明,ECM密度或刚度调节细胞速度两相的方式(11,13,51- - - - - -53]。由于细胞极性,能动的细胞具有较强的粘连的前缘和后缘较弱。此外,较大的牵引力量施加在前缘与后缘。这种不对称的粘附强度和/或收缩表现为非零质心运动deadhesion过程中,与质心运动的大小表明极化的程度。我们的结果表明,偏振统一所有的条件除了10μ克/厘米²collagen-coated表面细胞最大极化。

我们的实验与混合ECM表面提供额外的洞察多个整合素亚型绑定多价的影响ECM信号细胞力学。早期的研究使用工程混合配体表面显示的表示多个integrin-binding配体合作增强细胞粘附强度,扩散,胶粘剂信号(54]。同意这项研究中,细胞扩散混合基质表面被发现显著增强相比单一配体表面,为同一涂层密度。然而,比较deadhesion时间常数混合矩阵与单一配体表面表明混合矩阵细胞胶原蛋白、纤粘连蛋白参与。例如,0.1秒的μ克/厘米²双重ECM表面代表的平均值0.1秒的μ克/厘米²collagen-coated表面和0.1秒的μ克/厘米²fibronectin-coated表面,表明平均响应的混合基质表面。这些结果表明的重要性考虑多个整合蛋白的相互作用在细胞力学和下游信号。

为了更好地理解癌症恶化,大量的工作重点是捏造在体外系统概括的许多肿瘤微环境的物理和化学特性。fdm代表最近开发的自然矩阵系统密切模仿在活的有机体内矩阵(33,34,38,55]。这些矩阵已经被证明超过6倍有效调节细胞粘附与2 d基质涂以胶原、纤连蛋白和三维胶原凝胶(34]。此外,更快的移民对移民对2 d表面相比,这些矩阵归因于这些矩阵的纤维组织,提供了一个方向线索细胞(37]。符合这些发现,我们的deadhesion结果突出细胞的高度极化fdm,混合基质表面相比,这些细胞在fdm的hypercontractile表型。

总之,我们的研究结果强调协同调制乳腺癌细胞的收缩性胶原、纤粘连蛋白组成的混合基质。结果细胞收缩的fdm证明收缩力学同时调谐的物理和化学特性由ECM编码和突出的必要性研究癌症细胞在生理相关矩阵系统属性。未来的工作将包括更加关注细胞形状和deadhesion动力学之间的关系。

确认

美国美国感激地承认BRNS对开展这项工作的支持。

引用

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