压应力对骨髓间充质干细胞多能性的影响及其机制探讨

"骨髓间充质干细胞多能性的力学调控研究，通过动态气压加载装置对大鼠骨髓间充质干细胞（rBMSCs）施加力学刺激，探究压应力对其多能性的影响和作用机制。研究发现，压应力会降低Oct4和Nanog的mRNA表达，影响干细胞的多能性，并上调MyoD和PPARgamma的表达，促进成肌和成脂分化。使用PD98059可以部分拮抗这种效应，维持干细胞的多能性。" 本文是一篇首发论文，关注的是骨髓间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）的生物学特性，特别是其在力学环境下的行为。骨髓间充质干细胞是一种具有自我更新能力和多向分化潜能的干细胞，广泛存在于骨髓中，可分化为多种细胞类型，如骨骼、脂肪、软骨等。本研究聚焦于压应力如何影响这些细胞的多能性。 研究采用了动态气压加载装置，这是一种模拟体内力学环境的技术，能够对rBMSCs施加物理刺激。实验结果显示，动态压应力导致干细胞内Oct4和Nanog这两个与多能性密切相关的转录因子mRNA表达水平显著下降，表明压应力可能抑制了干细胞的多能性。Oct4和Nanog是胚胎干细胞和诱导多能干细胞中的关键分子，它们的表达对于维持干细胞的未分化状态至关重要。 此外，压应力还上调了成肌分化相关转录因子MyoD和成脂分化相关转录因子PPARgamma的表达。这暗示压应力可能引导rBMSCs向肌肉或脂肪细胞分化，而非维持其干细胞状态。MyoD在肌肉分化中起着核心作用，而PPARgamma则参与脂肪细胞的形成。 为了探究这一力学效应的机制，研究者使用了PD98059，这是一种MEK/ERK信号通路的阻滞剂。结果表明，PD98059能够部分抵消压应力对Oct4表达的抑制效果，并使Nanog的表达上升，但对MyoD和PPARgamma的上调效应影响有限。这提示MEK/ERK信号通路可能参与了压应力调控rBMSCs多能性的过程。 总结来说，这项研究揭示了力学环境对骨髓间充质干细胞命运决定的重要影响，特别是在压应力环境下，可能通过改变关键转录因子的表达来影响其多能性和分化方向。同时，PD98059作为潜在的干预手段，能够维持干细胞的多能性，这对于未来干细胞治疗和组织工程的研究具有重要意义。关键词包括生物医学工程学、干细胞、多能性以及力学生物学，表明这篇论文涵盖了这些领域的交叉研究。