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干细胞国际/2021年/文章

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体积 2021年 |文章的ID 8868004 | https://doi.org/10.1155/2021/8868004

呀刘、王贾Peisong翟,Sicong任,Zhanqi Wang Peixuan Peng Liuyi Du, Lisha李伊蒂,Yanmin周, 刚度调节的形态、粘附、增殖和成骨分化的上颌Schneiderian窦Membrane-Derived干细胞”,干细胞国际, 卷。2021年, 文章的ID8868004, 12 页面, 2021年 https://doi.org/10.1155/2021/8868004

刚度调节的形态、粘附、增殖和成骨分化的上颌Schneiderian窦Membrane-Derived干细胞

学术编辑器:杰斯弗里斯
收到了 2020年6月20日
修改后的 2021年5月06
接受 09年6月2021年
发表 09年7月2021年

文摘

最近的研究,旨在优化上颌窦,重要的注意探索成骨潜能的上颌Schneiderian窦membrane-derived细胞(MSSM-derived细胞)。然而,目前尚不清楚,MSSM-derived细胞如何回应利基的生物力学特性。,本研究调查的可能影响基板刚度对rMSSM-derived干细胞的命运。最初,rMSSM-derived干细胞与多个分化潜力获得成功。然后我们捏造的聚丙烯酰胺基板不同刚度从13到68 kPa调节的机械环境rMSSM-derived干细胞。更大的细胞扩散面积和增加扩散rMSSM-derived硬基质干细胞被发现。同样,细胞变得更胶粘剂作为他们的刚度增加。此外,高刚度rMSSM-derived促进成骨分化的干细胞。总体而言,我们的研究结果表明,增加刚度可以调解的行为rMSSM-derived干细胞,可以作为指导今后研究设计新型生物材料为上颌窦增大。

1。介绍

每年数百万失去牙齿需要牙科植体治疗(1]。然而,残留骨体积不足后上颌继发于上颌窦气腔形成可能大大阻碍植入假体放置在这个区域(2,3]。迄今为止,窦扩张已经证明有效的增加牙槽骨植入前放置在这些地区4]。然而,窦增大后骨生成的机制仍不足进行了分析。此外,已经有许多报道描述各种应用程序的移植材料相比有不同的发病以及成分和其能力来增强骨在窦增大(5,6];然而,很少有研究从信号的角度由细胞外基质(ECM)。因此,分析ECM的潜在细胞和信号之间的关系可能有助于临床治疗窦扩张的新发展。

最近的发现表明,细胞来自上颌Schneiderian窦膜(MSSM)具有成骨潜能7- - - - - -10]。一项研究[7)报道,MSSM包含间充质osteoprogenitor细胞能够表达成骨的标记以及生产骨桥蛋白(OPN)。根据Srouji et al。8),MSSM-derived细胞可以表达多种osteoprogenitor标记细胞,在体外进行成骨分化,形成新骨移植后体内。此外,促进新骨的质量和数量的培养MSSM-derived细胞,各种材料,如明胶支架和辛伐他汀使用(9,10]。然而,ECM MSSM-derived细胞信号的影响仍然知之甚少。

刚度,在许多生物物理信号,有可能改变细胞扩散,扩散,干细胞的命运11- - - - - -16],通过机械作用[13]。例如,角膜上皮干细胞在低刚度显示更高的增殖,更高的层理,减少迁移能力(17]。除此之外,在骨骨髓来源干细胞的另一项研究表明,低刚度凝胶促进细胞增殖,而高刚性凝胶促进成骨细胞分化[11]。刚度诱导行为差异不同种类的可再生的细胞,包括牙髓干细胞(DPSCs)和牙周韧带干细胞(PDLSCs)在牙科领域18,19),和其他如瓣膜间质细胞(vic) [20.)和口腔鳞状细胞癌的细胞(21)进行了调查,从而让更多的意义这个参数在组织工程和再生疗法。它已经建立了基于不同以往的研究间充质干细胞(msc)软基质矩阵是适当的诱导神经发生和脂肪生成,而硬矩阵往往诱发肌发生软骨形成和骨生成14,22- - - - - -24]。此外,至于其他细胞,调节成骨的标记在DPSCs PDLSCs,维克硬基质也报道(18- - - - - -20.]。这些结果清楚地表明stiffness-associated成骨分化激励在上述细胞。

对上颌窦提升的结果,骨形成质量起着决定性的作用。由于缺乏研究stiffness-mediated rMSSM-derived干细胞行为差异,我们进行了本研究调查rMSSM-derived干细胞的潜在行为反应底物刚度。人们已经发现,部分原因是规模和易于处理(25),兔子是最常用的动物医学研究上颌窦高程模型的研究(5,26,27]。因此,本研究使用rMSSM-derived干细胞的兔子各种体外实验。这里,我们已经观察到的细胞行为rMSSM-derived干细胞包括形态学、粘附、增殖和成骨细胞的分化被基体刚度显著改变。与此同时,当前的研究可能提供一种新的方法来促进成骨的能力rMSSM-derived干细胞,从而指导材料设计上颌窦增大。

2。材料和方法

2.1。隔离和文化rMSSM-Derived干细胞

rMSSM-derived干细胞分离得到6个月大的日本白兔( )如前所述,轻微的修改(7,8]。从每个捐赠者两块组织分离的实验。实验过程都是通过吉林大学动物保健和使用委员会制度。短暂,MSSM组织来自上颌窦的兔子洗磷酸盐(PBS Hyclone,洛根,UT)含10%青霉素和链霉素(P / S, Hyclone,洛根,UT)很快,然后彻底清洗了PBS含有1% P / S。分离的上皮衬里、组织与1 U /毫升dispase我消化解决方案(Sigma-Aldrich、圣路易斯、钼)PBS 1 h在37°C。上皮细胞被丢弃,剩下的组织被刀切成小块,孵化与200 U /毫升胶原酶溶液(σ,莱克伍德,新泽西)PBS 12 h在4°C。使用70年获得的细胞被过滤μm细胞过滤器(BD生物科学,圣何塞,CA)。孤立的细胞被播种到25厘米2组织培养瓶(WHB、上海、中国)与α最低基本培养基(αmem Hyclone,洛根,UT)含10%胎牛血清(Hyclone的边后卫,洛根,UT)和1%的P / S。文化是维持在37°C在湿润的气氛中有5%的公司2每周两次,媒介改变为了消除不依从细胞。当细胞人口达到80 - 90%,使用0.25%的主要细胞通过胰蛋白酶酶(Hyclone,洛根,UT),其次是离心分离、再悬浮,重播2 - 4通道。镀领域形成的细胞在细胞克隆密度(< 1000厘米2在超低附件表面板(康宁,康宁,纽约)。倒置相差显微镜下观察到的细胞(奥林巴斯、东京、日本)。

2.2。流仪结果

各种表面标记的检测是由流仪分析。细胞与0.25%胰蛋白酶消化,离心机在600×g, 5分钟4°C,与PBS清洗三次。细胞悬液的密度 细胞/ mL,孵化主要抗体1 h,在冰和黑暗(Anti-rat CD29-FITC, Biolegend,圣地亚哥,CA;反CD34-FITC热费希尔科学,Fremont, CA;anti-rat CD90——PE-cy7 BD生物科学,圣何塞CA;英国anti-rabbit CD45、Bio-Rad Kidlington;英国anti-rabbit CD44、Bio-Rad Kidlington)然后用PBS洗了三遍。CD44的孵化与二次抗体和CD45抗体(anti-mouse IgG-PE, Miltenyi研究,Bergisch格拉德巴赫,德国)是根据同一过程作为主要用于抗体。PBS的细胞悬浮培养是用作负控制。与PBS孵化和洗涤后,大约 细胞在300年resuspendedμL PBS和检查FACSCalibur流式细胞分析仪(BD生物科学,圣何塞,CA)。这些细胞被封闭的根据他们的前锋(FSC)和侧分散在分析(SSC)属性。

2.3。成骨、脂肪形成的和Chondrogenic求同存异rMSSM-Derived干细胞

rMSSM-derived干细胞培养的成骨的介质(αmem培养基含有10%的边后卫,10毫米β甘油磷酸盐,50μg / mL抗坏血酸,1%的P / S, 10 nM地塞米松)和脂肪形成的介质(αmem培养基含有10%的边后卫,0.5毫米3-isobutylene-1-methylxanthine 100海里地塞米松,10μP / S, g / mL胰岛素,1%和50毫米吲哚美辛)诱导成骨、脂肪形成的分型。chondrogenic分化细胞( )resuspended,沉淀在0.5毫升的商业分化媒体工具包(Cyagen、苏州、中国)形成高密度软骨丸。incubtator 5%的颗粒被孵化有限公司2在37°C。媒介取代在为期3天的周期。茜素红和油红O染色进行4周和2周后的成骨和脂肪形成的文化,分别具备干细胞来验证这些细胞。细胞染色被播种在6-well板的密度 细胞/好,与4%的多聚甲醛固定10 - 15分钟。1%茜素红S解决方案(Cyagen、苏州、中国)和油红O (Cyagen、苏州、中国)申请在室温下15分钟。对于软骨细胞分化,颗粒与4%多聚甲醛固定后3天3周的文化中,嵌入在石蜡被脱水后,切成5μ米厚的部分,与阿尔新蓝染色与二甲苯脱蜡和脱水后用酒精(Cyagen、苏州、中国)。倒置相差显微镜下观察细胞(奥林巴斯、东京、日本)。

2.4。聚丙烯酰胺基板的制造

聚丙烯酰胺基板在不同刚度是伪造如前所述[28]。简单地说,8%的丙烯酰胺,0.1%,0.5%,0.7%国际清算银行丙烯酰胺涨跌互现,然后用10%过硫酸铵(聚合美联社;美国圣路易斯Sigma-Aldrich)和tetramethylethylenediamine (tem);中国,北京,DingGuo)。混合之后转移到24-well, 6-well盘子用盖玻片以前对待3-aminopropyltrimethoxysilane (Sigma-Aldrich、圣路易斯、钼)和0.5%戊二醛(Sigma-Aldrich、圣路易斯、钼)。之后,混合物涂有0.2毫克/毫升N-sulfosuccinyimidyl-6 - (4 - - - - - -acidosis-2 nitrophenylamino己酸酯类)(sulfa-SANPAH;沃尔瑟姆,ThermoScientific MA)溶解在10毫米玫瑰(pH值8.5)和在365 nm紫外线暴露70分钟促进光活化。PBS的聚丙烯酰胺被移除多余的试剂,然后孵化2μ克/厘米2纤连蛋白的解决方案(Sigma-Aldrich、圣路易斯、钼)一夜之间在4°C。每个样本之后测量杨氏模量与生物力学试验机接触载荷下的应变率0.5毫米/秒(28]。

2.5。细胞增殖分析

细胞增殖在不同的聚丙烯酰胺基板的刚度进行了分析通过细胞计数Kit-8化验(CCK-8;不合格品生物技术、苏州、中国)。简而言之,这些细胞被resuspended、统计和播种密度的8000每到24-well盘子,凝胶的幻灯片与不同刚度被放置。培养细胞后1、3、5、7天,CCK-8试验后进行了制造商的指示。CCK-8添加,样本保存2 h的孵化器。CCK-8溶液的吸光度度450海里被协同分析HT分光光度计(生物Tek乐器,Winooski VT)。

2.6。免疫荧光

12小时后文化在不同刚度、培养基被免职,PBS的细胞被洗了三遍。然后由4%的多聚甲醛固定细胞30分钟在4°C和清洗,准备异硫氰酸荧光素- (FITC Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州)共轭phalloidin和4 ,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州)染色。10μg / mL FITC-phalloidin和1μg / mL DAPI应用于序列,每个10分钟在室温和在黑暗中。染色剂完全被移除,和样本共焦显微镜下观察之前洗(奥林巴斯FV3000、东京、日本;灯:U-HGLGPS;显微镜:IX83;控制器组件:I3-TPC、U-MCZ CBH控制箱;电源单元:FV31-SU-P)。测量细胞区域,ImageJ软件被用来分析FITC染色。细胞的长宽比大比短轴也是计算阈值的二进制映像使用ImageJ细胞。使用主细胞进行免疫荧光抗体vinculin和骨桥蛋白经过3天的孵化。样品在不同的底物被冲洗,然后用4%多聚甲醛固定。 To permeabilize the cells, 0.1% Triton X-100 was applied for 15 min. Thereafter, the cells were blocked with 1% bovine serum albumin (BSA) for 1 h at room temperature and then incubated with the primary antibody (Santa Cruz Biotechnology Inc., Dallas, TX) overnight at 4°C. The cells were then incubated with the secondary antibody (Beyotime, shanghai, China) for 1 h. Thereafter, the counterstaining with DAPI (Sigma-Aldrich, St Louis, MO) for 10 min was performed. The samples were observed under fluorescent microscope (Olympus, Tokyo, Japan; mercury lamp: U-RFL-T; microscope: IX73). ImageJ was used for quantification of relative fluorescence intensity of vinculin and OPN in the different groups. The quantification was performed by measuring three images in the different wells and not just one image/well.

2.7。实时定量聚合酶链反应

rMSSM-derived干细胞resuspended、统计和播种到FN-coated基质密度 cell /厘米2和培养正常αmem培养基。这些细胞被诱导分化成osteoblasts-like细胞转换成成骨的媒介。每3天中被改变。rMSSM-derived干细胞提取的总RNA与试剂盒(豆类、kusatsu、日本)和反向转录进行使用豆类逆转录酶工具包(豆类,大阪,日本)后,制造商的指示。核糖核酸的浓度和质量取决于热NANODROP 2000 c(热费希尔科学,Fremont, CA)。此后,聚合酶链反应(PCR)进行使用PrimeScript™rt - PCR试剂盒(豆类、东京、日本)和应用生物系统公司7300 (ThermoScientific沃尔瑟姆,MA)根据指令。循环条件用于PCR反应由95°C的30秒,紧随其后的是40 95°C的周期为5秒,31秒和60°C。所有的各种标记的引物序列分析已经列在表中1。分析的数据2——∆∆Ct方法和规范化的glyceraldehyde-3-phosphate脱氢酶(GAPDH)表达式。每个实验进行了一式三份。


信使核糖核酸 正向引物 反向引物

GAPDH 5 - - - - - -TCACCATCTTCCAGGAGCGA 5 - - - - - -CACAATGCCGAAGTGGTCGT
Runx2 5 - - - - - -TCAGGCATGTCCCTCGGTAT 5 - - - - - -TGGCAGGTAGGTATGGTAGTGG
OPN 5 - - - - - -CACCATGAGAATCGCCGT 5 - - - - - -CGTGACTTTGGGTTTCTACGC
COL-I 5 - - - - - -CTTCTGGCCCTGCTGGAAAGGATG 5 - - - - - -CCCGGATACAGGTTTCGCCAGTA
高山 5 - - - - - -CATCTCCCCTCTGGAACTCA 5 - - - - - -CCAAACAGGAGAGTCGCT
BMP-2 5 - - - - - -CGTGAGGATTAGCAGGTCTTTG 5 - - - - - -CGCTTGACGCTTTTCTCTTCT

2.8。统计分析

所有的值都被视为 (SD)从至少三个独立的实验。分析了差异与SPSS 26.0 (IBM)使用单向方差分析和posthoc图基的测试。被视为具有统计学意义的差异

3所示。结果

3.1。rMSSM-Derived干细胞的特征

MSSM bilaminar膜,包括纤毛柱状上皮和骨膜8),成功脱离上颌窦的兔子(图1(一))。细胞可以成功地生长3 - 6天后MSSM组织的主要文化。此外,细胞主要是双相情感spindle-like形成和纤维母细胞种植后段2(图1 (b))。的间充质干细胞特性rMSSM-derived干细胞经实施集落形成试验,测定各种mesenchymal-associated表面标记,和多向分化能力。Sphere-forming分析被广泛用于评估体外自我更新的能力29日,30.]。细胞克隆球成为大从第1天到第五天,这显然反映了他们的自我更新能力(图1 (c))。不同rMSSM-derived干细胞的表面标记物的表达(P3)分析了流量仪分析识别rMSSM-derived干细胞。Mesenchymal-associated抗原如CD29 ( , ),CD90 ( ),和CD44 ( )表达式被观察到的是积极的,而如CD34造血标记( )和CD45 ( )是消极的(图1 (d))。成骨、脂肪形成的和chondrogenic分化潜力证明利用茜素红S,油红O、阿尔新蓝染色后相对归纳文化。指出这是密集的矿藏以茜素红S细胞染色后三周成骨的文化与对照组相比(图1 (e))。同时,油红O染色细胞表现出很多油红体内脂质小球2周后的脂肪形成的诱导与对照组相比(图1 (f))。此外,rMSSM-derived干细胞能够分化成软骨细胞(图1 (g)),但对照组没有chondrogenic感应无法形成细胞球。这些结果清楚地表明,策略用于获得rMSSM-derived干细胞是成功的。

3.2。基板刚度对细胞形态变化的影响

聚丙烯酰胺的刚度修改调整bisacrylamide的浓度。三种凝胶的硬度约为13 - 16,48-53,和62 - 68 kPa(图2(一个))。经过12 h的文化,FITC-phalloidin染色进行评估的潜在细胞骨架差异rMSSM-derived干细胞在基板上不同的刚度(数字2 (b)、2 (c)和2 (d))。根据细胞肌动蛋白丝的荧光图像,在62 - 68 kPa ECM出现更多的伸出,纺锤形,包含线性肌动蛋白丝。随着衬底刚度下降,细胞48-53 kPa ECM改编的多边形形状。此外,细胞ECM最低的刚度提出了一个圆形和紧凑的形态与原子核周围的肌动蛋白纤维(图2 (b))。此外,细胞扩散面积和长宽比观察到显著增加硬基质(数字2 (c)2 (d))。

3.3。监管Vinculin衬底刚度的分布

关键粘附蛋白,我们也探讨vinculin介导细胞功能粘附、迁移,并通过绑定mechanosensing焦粘连(FAs) [31日]。免疫荧光图像显示vinculin stiffness-dependent(数字的表达3(一个)3 (b))。在62 - 68 kPa基质,vinculin分布广泛,其表达比在温和的基质。然而,随着底物变得柔和,vinculin显示密度分布和表达下降。

3.4。基板刚度对rMSSM-Derived干细胞增殖的影响

在基质细胞增殖增加刚度研究通过CCK-8化验第一,第三,第五,和第七天的文化。所有数据归一化的62 - 68 kPa ECM比较僵硬的可能效果更好。衬底上的细胞增殖显著增强硬度最高的62 - 68 kPa(图4)。它还显示在1,3,5,扩散被提拔为底物刚度增加。因此,这一趋势高衬底刚度增强细胞增殖明显注意到根据这些结果。

3.5。在成骨分化调节衬底刚度

调查衬底的作用刚度rMSSM-derived成骨分化的干细胞,这些细胞被培养基质的不同刚度的成骨的媒介。然后我们进行了定量实时PCR(存在)分析和免疫荧光分析。存在结果显示显著增加在高山的信使rna表达水平(碱性磷酸酶),OPN(骨桥蛋白),RUNX-2 (runt-related转录因子2)BMP-2(骨形成protein-2)和COL1A1 (I型胶原蛋白,α1)在每天3和7 62 - 68 kPa ECM(数字5(一个)5 (b))。此外,rMSSM-derived干细胞培养3天后,OPN的最强的免疫荧光观察62 - 68 kPa ECM(数字5 (c)5 (d))。

4所示。讨论

我们的研究结果表明基质硬度可能会改变一些重要rMSSC-derived干细胞细胞的行为。发现硬基质促进增殖、粘附、细胞和成骨细胞的分化在当前的研究中。这mechanical-mediated监管行为rMSSC-derived干细胞在骨生物学和骨组织工程有着重要的影响。这里,我们制造弹性聚丙烯酰胺水凝胶混合8%丙烯酰胺与0.1%,0.5%,和0.7% bisacrylamide模仿细胞生物力学信号。促进粘附rMSSC-derived干细胞(32),基质被涂以纤连蛋白层。合成聚丙烯酰胺水凝胶(PA) cell-repellent [33PA,培养的细胞需要的共价耦合cell-adhesive基质蛋白protein-substrate链接器,包括sulpho-SANPAH用于当前的研究(15]。纤连蛋白是细胞外基质的选择,因为它是一个重要的组成部分,它可以参与所有生命活动阶段(34]。细胞可以坚持fibronectin-immobilized材料的细胞粘附分子可以绑定RGD序列纤连蛋白(35]。此外,其他材料,如胶原蛋白也被用于刚度的研究,但对胶原蛋白主要是间接介导的细胞粘附基质糖蛋白(36]。此外,添加纤连蛋白可以帮助抚平水凝胶的表面去除地形在细胞生长的影响37]。在这项研究中,巴勒斯坦权力机构展示了很多有利的特性(28,37]。首先,它被发现是相对安全,无毒。第二,它是可再生的、系统的控制基板的刚度。第三,其多孔性使媒体渗透提供更多的细胞生理微环境。

基体刚度,作为一种重要的生物力学因素,据报道,调节细胞功能在先前的研究18,19,38]。已经证明了msc支持神经元分化相对软基板,而他们进行成骨分化随着衬底刚度的增加(14]。此外,许多细胞的细胞行为,如DPSCs PDLSCs,人类干细胞顶端的乳头(hSCAPs)可能是同样受衬底刚度(18,19,38]。

然而,人们很少知道潜在的MSSC-derived干细胞和物理微环境之间的相互作用。MSSM bilaminar膜,可以附着在上颌窦内壁(8]。通过提升MSSM,窦地板增加可以提供最理想的竖直维度的植入位置后上颌骨骨质量较差(39]。许多先前的研究主要集中在比较不同材料应用于窦功效的高程和探索如何促进骨生成MSSC-derived细胞(40- - - - - -42]。迄今为止,几乎没有共识在选择理想的移植材料上颌窦扩张,尽管各种材料被应用于先前的研究[43- - - - - -45]。因此,理解与细胞基质的特性的相关行为有利于保证设备的有效性(46]。在这项研究中,软基板(13 - 16 kPa)被发现模仿肌肉的弹性,而硬基质(48-53 kPa)和最大(62 - 68 kPa)基质可以模仿的特点premineralized骨(11]。我们选择这个范围的底物刚度(13 - 68 kPa)还基于先前的调查结果,表明各种细胞敏感刚度在这个范围(47- - - - - -49]。然而,人体器官的刚度差别很大,具有模从1 kPa(如大脑)15 MPa(如矿化骨组织)(50]。因此,0.5 -50 kPa等刚度的范围47),1.4 -134 kPa [51),0.6 - -2.7 MPa (46)也被应用于相关研究。更大范围的刚度将用于未来的研究。

在我们的研究中,我们表明,rMSSC-derived干细胞的细胞骨架变化显著的不同的刚度。呈和伸出细胞被发现在62 - 68 kPa僵硬的集团,而rMSSC-derived干细胞采用adipocyte-like形状和传播在软基板被发现。类似的现象在前一个工作的张等人报道,成骨细胞被广泛伸出僵硬组但萎缩成小尺寸的软基板(51]。它可以解释说,细胞喜欢组装在圆形态当牵引产生的细胞对ECM超过限制压力的基质(51]。结果在二维环境中有注明细胞形状和功能之间的相互作用(52),表明rMSSC-derived干细胞的功能可能与基体刚度密切相关。

细胞增殖和分化是两个关键因素参与调节组织再生的过程(53]。在我们的研究中,一个增强的扩散速度rMSSC-derived观察干细胞在硬基质与中间或低模量基质相比,这表明rMSSC-derived干细胞可以再生的数量增加。许多先前的研究也证实了stiffness-mediated细胞增殖的变化。PDLSCs DPSCs能接受最大的硬基质扩散135 kPa [18,19),而神经干细胞喜欢介质刚度的3.5 kPa增殖(50]。根据之前的研究,我们的工作增加了一个新的类型的细胞的各种研究结果支持细胞增殖可能刚度影响。然而,类似的观察增殖率低和中等模量基板7天在我们的工作,这可能表明,刚度和扩散之间的关系可能是非线性的。

媒介转化为成骨的介质时细胞诱导进行分化成osteoblasts-like细胞。成骨分化能力测量通过分析各种成骨的标记的表达水平,包括高山,OPN, RUNX-2,以及BMP-2 COL1A1,和我们的研究结果清楚地表明,rMSSC-derived利用硬基质干细胞分化。然而,在RUNX-2的表达无显著差异,BMP-2,中间和软组之间COL1A1 10条图(图4所示5),这表明rMSSC-derived干细胞可能反应强烈硬和软基板比中间矩阵的成骨分化。同样的,之前的工作由Datko小组建议DPSCs可能只显示不同的成骨分化非常僵硬的基质(> 75 kPa) [54]。虽然大多数研究认为增加刚度有利于成骨分化,一项研究表明,制造广泛的弹性模量、报道,软底物更有利于成骨分化比硬的(55]。因此,最佳诱导所需刚度rMSSC-derived干细胞骨血统需要进一步探索。

然后我们调查vinculin的表达,一个关键的粘附蛋白可以通过加强整合蛋白绑定[链接ECM和细胞骨架56]。我们的研究结果表明,vinculin表达在细胞增加刚度增加,这与其他一些最近的研究在协议(24,55]。据报道,rMSSC-derived干细胞的粘附能力提高基板刚度越高,和cell-matrix粘连是必不可少的细胞代谢,蛋白质合成,和生存56),我们的研究结果与之前研究的结果也一致(49]。此外,成骨分化和vinculin表达式得到晋升的硬底物在我们的研究中,和一个增强vinculin msc移植成骨分化的报道(57]。因此,我们的研究结果强调的重要性进一步研究vinculin参与stiffness-dependent细胞分化。

也有一些局限性与我们的研究相关。首先,鉴于其他osteogenic-related细胞也驻留在上颌窦,如成骨细胞和破骨细胞,可能相声rMSSC-derived干细胞与这些细胞在骨生成的过程中需要说明。第二,rMSSC-derived干细胞在这项研究中被孤立的只从兔子,兔子的抗体是罕见的在市场上,所以我们只彩色OPN免疫荧光图像。同时,兔子干细胞与人类干细胞可能会有一些差异,因此需要进一步的工作在人类细胞。第三,茜素红染色法被用来检测成骨的钙盐的沉积。我们做了茜素红染色试验,但两组之间没有显著差异。也许可能是骨生成的时间很短,只有早期骨生成标记的变化可以被探测到在我们的研究中。第四,尽管刚度可以模仿细胞外物理信号,它可能不代表真正的细胞外微环境,这是由于存在复杂的各种因素如微形貌和化学成分。第五个限制是2 d基质结构在我们的研究中明显不同于体内的复杂结构。更好的细胞培养平台,包括3 d系统与可调刚度,可以克服这个缺点。 Sixth, the signaling pathway associated with mechanotransduction in the regulation of stiffness-mediated differentiation of MSSC-derived stem cells should also be evaluated in future studies. In summary, substrate stiffness could significantly alter the behaviors of rMSSC-derived stem cells, and thus this factor should be carefully considered in the material design applied in maxillary sinus augmentation.

数据可用性

这项研究的作者声明,所有数据可从相应的作者。

的利益冲突

作者声明,不存在利益冲突。

作者的贡献

呀刘促成了项目设计、数据收集和数据组装和写的手稿。贾Wang Peisong翟,任Sicong帮助收集的数据。彭Peixuan Zhanqi Wang, Liuyi Du导致了数据分析。Lisha李、张伊蒂和Yanmin周提供财政支持和学习材料,分析和解释数据,手稿的最终批准。所有作者读了最后的手稿。Lisha李、张伊蒂和Yanmin周是相应的作者。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(编号20200201302 jc)。

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