Độ cứng của ma trận ngoại bào điều khiển tính di động của tế bào cơ trơn theo cách phụ thuộc hai pha

Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy các tín hiệu cơ học có trong ma trận ngoại bào (ECM) có thể quan trọng không kém so với bản chất hóa học của nó trong việc điều tiết hành vi của tế bào. Chúng tôi đã giả thuyết rằng các thuộc tính cơ học của ECM trực tiếp điều chỉnh khả năng di động của tế bào cơ trơn mạch máu (SMCs) và kiểm tra giả thuyết này bằng cách sử dụng các chất nền polyacrylamide với các thuộc tính cơ học có thể điều chỉnh. Việc định lượng tốc độ di cư trên các gel hidrogel đồng nhất chịu lực với một loạt độ cứng (giá trị mô đun Young từ 1.0 đến 308 kPa cho tỷ lệ acrylamide/bisacrylamide giữa 5/0.1% và 15/1.2%, tương ứng) cho thấy sự phụ thuộc hai pha vào độ tuân của chất nền, gợi ý sự tồn tại của một độ cứng tối ưu có khả năng hỗ trợ di cư tối đa. Giá trị của độ cứng tối ưu này thay đổi tùy thuộc vào nồng độ protein ECM liên kết covalent với chất nền. Cụ thể, trên các chất nền có mật độ lý thuyết 0.8 μg/cm² fibronectin, tốc độ tối đa 0.74 ± 0.09 μm/phút đạt được trên gel 51.9 kPa; trên các chất nền có mật độ lý thuyết 8.0 μg/cm² fibronectin, tốc độ tối đa 0.72 ± 0.06 μm/phút xảy ra trên gel mềm hơn 21.6 kPa. Việc tiền xử lý tế bào bằng Y27632, một chất ức chế con đường Rho/Rho-kinase (ROCK), đã giảm những giá trị tối đa quan sát được xuống mức tương đương với các độ cứng không tối ưu. Song song, việc định lượng vinculin không tan TritonX qua Western blotting, kết hợp với hiển vi huỳnh quang định tính, đã cho thấy rằng sự hình thành các liên kết chéo điểm và sợi căng actin cũng phụ thuộc vào độ cứng của ECM. Kết hợp lại, các dữ liệu này cho thấy rằng các thuộc tính cơ học của ECM nền tảng điều chỉnh tính đàn hồi do Rho của SMCs bằng cách phá vỡ sự cân bằng lực giữa tế bào và ECM, từ đó điều chỉnh sự lắp ráp cytoskeleton và cuối cùng là di chuyển của tế bào. © 2005 Wiley‐Liss, Inc.