力学拉伸对仿生骨材料复合MC3T3-E1细胞成骨效应的影响

目的制备二维复合膜,探究力学作用对二维仿生骨材料复合MC3T3-E1细胞成骨效应及力学调控LncRNAs作用。方法采用丝素、胶原、羟基磷灰石共混后在加载装置的培养小室制备复合膜,测定力学性能并进行形貌观察;通过四点弯曲加载装置分别对复合膜上的细胞施加2 500με、5 000μ的力学刺激,观察细胞在复合膜上受力后的形态,检测其lncRNAs及mRNA差异表达情况,并检测其增殖、凋亡情况以及ALP含量、Runx2、OCN、Col I、BMP-2的mRNA及蛋白表达情况。结果复合膜孔径、孔隙率、吸水率、弹性模量均符合构建组织工程骨的要求;SEM显示HA在复合膜中分布均匀,细胞在复合膜上黏附,呈长梭形拉伸状;5 000με组鬼笔环肽染色、流式、TEM结果显示细胞微丝排列紊乱、方向性差,细胞核凹陷,出现细胞崩解;HE和SEM显示细胞分布在支架孔壁周围,呈扁平状。对3、7 d后样品进行检测,结果表明2 500με组细胞数量、ALP含量、Runx2、OCN、Col I、BMP-2 mRNA及蛋白表达均高于其余二组(P<0.05),5 000με组均低于对照组(P<0.05);lncRNAs差异基因表达筛选(差异倍数FC(abs)>2.0或<-2.0,且P<0.05)提示共同表达上调的有309个,下调的有256个,mRNA上调的有287个,下调的有234个。根据CNC网络,鉴定出12个核心调控因子,包括8个mRNAs(包括BAALC,NFATC2,MAP3K8,CLCF1等)和3个lncRNAs(NONMMUTO 029 098.2、MTCONS0023599和NM058248)(clustering coefficient≥0.99 and P<0.05)。经q-PCR验证有4个mRNAs(MAP3K8、CLCF1、SOCS3和SYCN)及2个lncRNAs(NONMMUTO029 098.2、MTCONS0023599)与筛选的结果相符。结论(1)丝素、胶原、纳米羟基磷灰石制备的二维复合膜具有良好的生物相容性。(2)适当的力学刺激促进成骨细胞增殖及分化,超过一定范围的力学刺激则促进细胞凋亡。(3)LncRNAs在力学调控MC3T3-E1细胞成骨分化起着重要作用,NONMMUT0 029 098.2、MTCONS0023599可能是力学调控成骨分化的关键因子。