机械拉伸加载对BMSCs侵袭行为的影响及相关分子机理研究

作     者：付小蓉 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋关斌;罗庆

授予年度：2019年

学科分类：1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 100101[医学-人体解剖与组织胚胎学] 10[医学] 

主      题：骨髓间充质干细胞(BMSCs) 机械拉伸 MT1-MMP 侵袭 PI3K/Akt 

摘      要：骨髓间充质干细胞（Bone‐marrow‐derived mesenchymal stem cells,BMSCs）在损伤组织的愈合和再生医学中发挥着重要作用。然而,BMSCs发挥其修复功能的前提是必须从其原来的微环境转移到损伤组织位点,这个过程非常复杂,受到机械因素和化学因素的影响。目前,相关研究显示BMSCs的增殖、分化、迁移均受到机械力刺激的影响。我们之前的研究表明循环机械拉伸加载能够促进BMSCs的迁移,抑制细胞的侵袭,但其中的分子机制,尤其是抑制细胞侵袭能力的分子机制并不清楚。本文基于此,继续深入探究机械拉伸加载影响BMSCs侵袭能力的分子机制。MT1-MMP是MMPs家族成员,其主要功能是降解胞外基质（Extracellular matrix,ECM）,为细胞侵袭到其他组织开辟道路。PI3K/Akt信号通路参与介导MMPs的表达和活性,在细胞侵袭过程中发挥重要作用。因此,本实验首先取用SD大鼠后肢的股骨和胫骨分离提取原代BMSCs,培养原代细胞,待细胞长满后,传代培养细胞;其次利用机械拉伸加载装置拉伸加载BMSCs,并采用Transwell装置（小室内铺一层基质胶）以检测细胞侵袭能力的变化;实验进一步检测了机械拉伸加载对MT1-MMP的影响以及过表达MT1-MMP对BMSCs侵袭能力的影响;最后考察了机械拉伸加载对PI3K/Akt信号通路活性的影响以及PI3K/Akt信号通路对机械拉伸加载条件下MT1-MMP的表达以及BMSCs侵袭能力的影响。结果显示机械拉伸加载显著降低BMSCs的侵袭能力,同时下调MT1-MMP的表达水平。通过过表达MT1-MMP,发现BMSCs侵袭能力显著增加,同时,过表达MT1‐MMP可恢复机械拉伸加载降低的BMSCs的侵袭能力,提示BMSCs的侵袭能力受到MT1-MMP的调控。此外,机械拉伸加载抑制PI3K/Akt信号通路的活性。因此,实验进一步研究了PI3K/Akt信号通路与MT1-MMP的表达水平以及BMSCs侵袭能力之间的关系,发现在PI3K磷酸化抑制剂LY294002作用下,Akt的磷酸化水平、MT1-MMP表达水平和BMSCs的侵袭能力均显著下降。采用Akt磷酸化抑制剂A-443654作用BMSCs,也得到相似的实验结果。采用Akt磷酸化激活剂SC79上调Akt磷酸化可增加MT1‐MMP表达,抑制机械拉伸加载降低BMSCs侵袭能力。本研究工作证明了机械拉伸加载通过PI3K/Akt信号通路下调MT1‐MMP表达进而抑制BMSCs的侵袭能力。该研究结果为深入认识力学调控BMSCs的运动能力及其力信号转导机制提供了实验依据。