仿生骨小梁钛合金支架调控Schwann细胞分泌BDNF促进BMSCs的成骨分化

目的探究仿生骨小梁钛合金支架调控Schwann细胞(SCs)促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的力学生物学机制,为钛合金植入体骨整合性能的提升提供新的干预措施。方法基于Voronoi算法和SLM技术制备仿生骨小梁和实体结构钛合金支架。提取大鼠坐骨神经源性SCs和BMSCs。将SCs细胞接种到两种支架上,培养一定时间后,评估SCs在不同支架上的增殖、细胞骨架、YAP核定位以及基因表达情况。提取支架与SCs共培养的上清液,用于培养BMSCs,评估BMSCs增殖及成骨分化能力。用ELISA技术检测支架与SCs共培养上清液中神经营养因子表达变化,明确其促成骨分化的活性因子。结果SCs细胞在两种支架上增殖效果差异无统计学意义(P>0.05)。仿生骨小梁钛合金支架上的SCs具有清晰的细胞骨架和较大的铺展面积,同时具有更多的YAP核定位。转录组测序显示仿生骨小梁钛合金支架可以引起SCs内参与机械信号转导通路(局灶黏附、细胞骨架调控、基因转录调控)的基因表达变化。仿生骨小梁与SCs共培养的上清液可以促进BMSCs的增殖、ALP活性增高、钙盐沉积增加以及ALP、OCN、RUNX2等成骨基因表达增高(P<0.05)。ELISA检测结果显示上清液含有较多的BDNF。结论仿生骨小梁钛合金支架可能通过机械信号转导通路调控SCs神经营养因子BDNF的分泌,从而促进BMSCs的增殖与成骨分化。