核骨架蛋白Emerin在刚度耦合拓扑结构微环境下对HSF分化的调控机制研究

目的增生性瘢痕细胞外基质刚度增加与胶原纤维束紊乱排列是其重要特征,但其发病机制仍有待探索。方法使用聚丙烯酰胺水凝胶构建19.3 kPa和90.1 kPa两种刚度耦合交叉角度为45°、90°和180°沟槽的弹性基底,利用活细胞动态监测、原子力显微镜和RNAi技术等实验方法研究基底对人体皮肤成纤维细胞(Human skin fibroblasts,HSF)铺展形态、分化与细胞核力学特性的影响,并阐述核骨架蛋白Emerin在其中发挥的作用。结果基底细胞大多黏附在沟槽单侧或中央,细胞沿沟槽生长,中央生长的细胞与细胞核最终铺展为长梭形,单侧生长的细胞与细胞核由圆形逐渐变为三角锥形;高刚度基底上,细胞核体积、高度更大;高刚度和单侧沟槽的限制,促进HSF分化;Emerin参与细胞及细胞核的形态变化,干扰Emerin表达,显著降低HSF的分化,并通过降低细胞质及细胞核刚度,促进细胞迁移。结论本研究揭示了刚度耦合拓扑结构基底对HSF生物学行为的调控作用,并深入研究了Emerin在该过程中发挥的作用,为阐明瘢痕纤维化形成机制及防治提供新的研究思路和参考。