VEGF可变剪切在细胞外基质硬度调控神经母细胞瘤功能中的作用

目的肿瘤在发生发展过程中,细胞外基质(extracellular matrix,ECM)中大量蛋白质沉积交联从而引起ECM硬度增大,影响肿瘤组织增殖、血管新生能力。血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)对肿瘤血管新生有重要调控作用,它可变剪切会产生不同功能的亚型。本研究旨在探讨不同ECM硬度是否调控VEGF可变剪切及其机制。方法与结果通过Western Blot、qPCR检测,揭示不同硬度的聚丙烯酰胺凝胶(1 kPa、8 kPa、30 kPa、Plastic)调控神经母细胞瘤中VEGF剪切体和可变剪切分子SRSF1的表达。siRNA干扰SRSF1之后,VEGF各亚型mRNA表达水平均呈一定程度下降。免疫荧光与核质分离实验发现不同ECM硬度条件下SRSF1没有发生明显的核质转移。通过Western Blot检测发现YAP、转录因子RUNX2在不同硬度基质胶上与SRSF1呈相同表达趋势,同时YAP在不同ECM硬度条件下发生核质转移。通过siRNA干扰以及YAP过表达质粒的构建证明YAP通过RUNX2调控SRSF1的表达。不同ECM硬度条件下的肿瘤细胞增殖能力以及共培养条件下的HUVEC迁移能力发生显著性变化。通过siRNA分别干扰YAP、SRSF1之后,肿瘤细胞增殖能力明显降低。结论不同ECM硬度调控神经母细胞瘤细胞可变剪切分子SRSF1及其下游VEGF各亚型的表达,同时YAP、转录因子RUNX2在不同ECM硬度刺激下与SRSF1出现同样的变化趋势。不同ECM硬度条件刺激下的肿瘤细胞增殖能力以及共培养条件下的HUVEC迁移、血管新生能力发生改变。综上,不同ECM硬度可能通过YAP调控SRSF1的表达、VEGF的可变剪切,进而影响神经母细胞瘤的增殖能力。

中医药通过改善细胞外基质硬度影响肝细胞癌复发转移的研究进展

肿瘤微环境是肿瘤赖以生存的基础,其特殊的缺氧、代谢、免疫抑制、机械力学环境为肿瘤的进展提供了合适的“土壤”。基质硬度增加、力学信号增强,可促进肝癌缺氧状态、血管新生、免疫抑制微环境形成,有助于肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)复发转移。因此,针对肿瘤微环境中细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的治疗是防治复发转移的新策略,但西医尚无公认的治疗药物。中医活血化瘀疗法在改善基质硬度方面有较好的应用前景,部分活血化瘀类中药单体及复方可改善肝脏硬度、预防HCC复发转移。文章综述了肝脏ECM硬度增加促进HCC复发转移的可能机制及活血化瘀类中药在改善基质硬度和防治肝细胞癌复发转移的研究进展,以期丰富活血化瘀中药防治肝癌中医理论,并为靶向细胞外基质筛选HCC治疗中药和治疗新策略提供参考。

细胞外基质硬度通过AMPK调控干细胞线粒体的形态异质性

目的探讨人间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,hMSCs)中线粒体形态对细胞外基质硬度的力学响应以及腺苷酸激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)对线粒体力学响应的调控作用。方法首先,通过改变丙烯酰和甲叉双丙烯酰胺的单体浓度,制备杨氏模量为1 kPa(软)和20 kPa(硬)两种硬度的聚丙烯酰胺水凝胶;随后,将hMSCs培养在不同硬度水凝胶上,通过激光共聚焦显微镜和Western blot检测线粒体的形态变化和线粒体稳态相关蛋白AMPK的激活情况;最后,分别利用AMPK激活剂A-769662和抑制剂Compound C改变软硬基底上细胞AMPK的激活,观察线粒体的形态变化。结果hMSCs中线粒体的形态随水凝胶硬度变化呈现异质性,在1 kPa软基质上,线粒体融合,有74%的线粒体呈现出致密的长纤维网络状结构,而在20 kPa硬基质上高达63.3%线粒体为疏松的短片段化或者点状形貌。Western blot结果显示,硬基质上p-AMPK/AMPK的比例是软基质上的1.6倍,免疫荧光染色结果显示在硬的基质p-AMPK的表达升高,并且呈现出核定位,证明随着细胞外基质硬度的提高,细胞内AMPK的激活程度也不断上升。当在软基质上添加AMPK激活剂A-769662后,线粒体形态由纤维网络状向片段化转变,纤维化程度由74%下降到9.5%,同时AMPK抑制剂Compound C可以促进硬基质上线粒体融合,降低点状线粒体占比。结论细胞外基质硬度通过AMPK的激活调控hMSCs中线粒体的形态。硬基质会促进AMPK激活,导致线粒体分裂,形成大量片段化的短线粒体。这种基质硬度对线粒体形态的影响可以通过改变AMPK的磷酸化水平进行逆转。

细胞外基质硬度调控间充质干细胞分化

新近研究表明,细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的物理性质,特别是硬度或弹性,能对细胞的黏附、铺展、迁移、增殖、分化和凋亡等多种功能和行为产生重要影响。间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是组织工程和细胞治疗的理想种子细胞。ECM硬度可诱导MSCs向脂肪、软骨、神经、肌肉和骨等方向分化。该文综合论述了ECM硬度对干细胞分化的影响,涵盖了构建ECM硬度的测量、调控与表征等,不同培养条件下干细胞对硬度的响应和分化以及硬度和其他因素的联合作用;在此基础上,进一步论述了干细胞分化过程中细胞感应ECM硬度并转化为生物学信号的机制和信号通路。该文还总结了在ECM硬度调控干细胞分化行为领域最新的研究进展情况,较为系统地分析了材料学、细胞生物学、分子生物学水平的主要影响因素,并对本领域未来需要重点研究的问题进行了展望。

细胞外基质的硬度与细胞生物学功能的研究进展

细胞外基质是细胞赖以生存的环境,细胞外基质中物质和代谢的不平衡导致细胞外基质硬度的变化,从而能够影响细胞的一系列生物学功能。本文阐述了近期关于细胞外基质的改变与力学相关性的研究,以及其对细胞的迁移、细胞核形态的改变、细胞分化、基因转移、细胞的信号转导方面的影响。