P38/AKT通路调控骨髓间充质干细胞在不同空间结构纳米纤维环支架中的定向分化

背景:以往研究表明多种材料可用于组织工程支架的构建,支架表面的拓扑结构特征对干细胞增殖、分化等生物学行为有调节作用,但其具体机制尚不明确。目的:研究骨髓间充质干细胞在纳米结构支架中定向分化过程中P38、AKT通路的作用。方法:构建3种结构不同的纳米纤维支架,即取向纳米纤维支架AFS、取向纳米纱支架AYS、三维多孔纳米纤维支架3-DPS;将大鼠骨髓间充质干细胞分别接种于3种纳米纤维支架表面,成软骨诱导培养后,分别进行细胞形态、黏附、增殖检测,利用qRT-PCR检测细胞关键表型分子(Ⅱ型胶原α1、Ⅰ型胶原α1、蛋白聚糖、Sox-9)mRNA的表达水平,Western blot测定细胞内P38、AKT、ERK1/2、JNK的蛋白表达水平。结果与结论:①3-DPS支架组培养4,8 h的细胞黏附率高于其余两组支架(P<0.05),培养7 d的细胞增殖快于其余两组支架(P<0.05);②骨髓间充质干细胞在3种材料表面均贴附牢固,生长状态良好,其中在AFS、AYS支架上呈类成纤维细胞样生长,在3-DPS支架上呈类软骨细胞样生长;③成软骨诱导3周后,3-DPS支架组Ⅱ型胶原α1、蛋白聚糖、Sox9 mRNA表达高于其余两组支架(P<0.05),Ⅰ型胶原α1 mRNA表达低于其余两组支架(P<0.05);AFS支架组、AYS支架组中Ⅱ型胶原α1、蛋白聚糖、Sox9 mRNA表达无明显差异(P>0.05);④成软骨诱导3周后,3-DPS支架组p-AKT、p-P38蛋白相对表达量高于其余两组支架(P<0.05),3组间AKT总蛋白表达量及ERK1/2、JNK、P38、p-ERK1/2、p-JNK、p-P38蛋白表达量比较均无显著性意义;⑤结果表明,不同结构支架形貌可通过Integrin-FAK信号通路下游的P38、AKT通路诱导骨髓间充质干细胞的的定向分化。