Cx43在基质刚度调控骨髓间充质干细胞分化中的作用机制研究

目的骨髓间充质干细胞(BMSCs)具有力学敏感性,对周围力学微环境高度敏感。连接蛋白43(connexin 43,Cx43)作为骨组织细胞中组成半通道和间隙连接的主要蛋白,在力学信号传导中发挥重要作用。然而关于Cx43是否参与基质刚度对BMSCs分化的调节仍有待研究。方法本实验制备了模拟骨髓力学微环境不同位置处基质刚度(1、10、34 k Pa)的聚丙烯酰胺水凝胶培养基底;培养间充质干细胞细胞系C3H10T1/2,利用18α-GA抑制C3H10T1/2中Cx43功能;提取BMSCs条件性敲除(c KO)Cx43小鼠(Prx1-Cre;Cx43 flox/flox)和同窝对照flox小鼠(Cx43 flox/flox)原代BMSCs进一步验证。结果抑制Cx43均会导致BMSCs在10、34 k Pa基质刚度上的成脂能力显著下降,而对1 k Pa上BMSCs成脂能力无影响。相比于1 k Pa和34 k Pa,在10 k Pa基质刚度上抑制Cx43导致了BMSCs成骨能力显著下降。在不同基质刚度上抑制BMSCs上Cx43均会导致糖酵解和线粒体融合裂变相关基因表达显著变化,以及成脂和成骨分化过程中ATP的生成。结论BMSCs响应骨髓力学微环境,较软的基质刚度可能对成脂能力有一定程度的恢复作用,而Cx43可能通过代谢途径参与了基质刚度对BMSCs分化的调节。