动态压缩环境下细胞通过核变形调控自噬和凋亡水平的机制研究

目的过大的动态力学载荷是体内多种疾病的诱发因素。本研究探究了动态压缩应力环境下干细胞通过细胞核变形调控自身命运的具体机制,对深入了解动态压缩诱导组织损伤的致病机理提供理论参考;方法通过Gel MA/Alginate-Ca^(2+)构建刚度一致应力松弛可调的水凝胶体系用于体外细胞三维培养,流变仪检测水凝胶特性,利用WB,IF检测和质粒转染细胞自噬和凋亡水平以及核损伤状态,细胞核变形和损伤对细胞自噬和凋亡水平的调控;结果两种水凝胶体系的刚度分别为10±3.2 k Pa(弹性组),10±4.1 k Pa(黏弹性组),应力松弛时间相差100倍,压缩应变为20%。细胞死活染色和细胞骨架染色发现静态培养的两组细胞存活状态和铺展面积无差异,加压后两组细胞存活率和铺展面积均下降,且弹性组的细胞存活率明显低于黏弹性组;黏弹性组细胞在加压后自噬水平升高,弹性组细胞加压后凋亡水平升高;黏弹性组细胞lamin B1表达水平较弹性组高,γ-H2AX的表达水平较弹性组低。下调lamin B1和γ-H2AX水平可逆转压缩应变所致弹性与黏弹性环境中所培养细胞的自噬及凋亡变化。结论过大的动态压缩应变会导致细胞核的变形和损伤从而影响细胞的存活状态。黏弹性基质环境下细胞核损伤程度较轻,细胞通过提高自噬水平保证了其自身的存活状态,而弹性基质环境对细胞核的保护性较弱,压缩应变可致细胞凋亡。