Issledovanie vliyaniya izmeneniya mekhanicheskikh svoystv substrata na neyronal'nuyu differentsirovku kletok linii neyroblastomy cheloveka SH-SY5Y

Abstract

Full Text

Образование и восстановление нервной ткани требует точного контроля межклеточных и внутри клеточных дифференцировочных сигналов. Генерирование и передача таких сигналов обуславливаются как межклеточным взаимодействием и экспрессией растворимых факторов роста, так и свойствами внеклеточного матрикса (ВКМ). Механические свойства ВКМ, такие как жесткость, микроструктура и 2D/3D организация, оказывают значительное влияние на клеточную адгезию, пролиферацию, экспрессию белка, дифференцировку и другие функции клеток. Для исследования влияния изменения механических свойств субстрата на нейрональную диф-ференцировку была использована модель 1 2 дневной дифференцировки клеток линии нейробластомы человека SH-SY5Y в присутствии третионина и BDNF на тонких пленках, изготовленных из фиброина (ФБ) и его ме-такрилированного производного (ФБМА). Материалы на основе ФБ обладают доказанной биосовместимостью, уникальными механическими характеристиками и возможностью их изменения. В результате введения в ФБ метакриловых групп по боковым аминогруппам лизина и аргинина был получен фотоотверждаемый полимер, адаптированный для использования в фотолитографии и получения микроструктурированных конструкций. За счет наличия двойных ковалентных и физических типов сшивания жесткость ФБМА возрастала в 19 раз по сравнению с нативным ФБ, 480,1±8,9 кПа и 25,2±3,7 кПа, соответственно. Кроме того, ФБМА характеризовался более низким зарядом и контактным углом смачивания по сравнению с конструкциями из не-модифицированного белка. При сравнении влияния пленок и ФБ и ФБМА на адгезию, распластывание и пролиферацию клеток SH-SY5Y было показано, что изменение механических свойств субстратов мало влияло на адгезию и пролиферацию клеток, при этом было отмечено уменьшение скорости распластывания клеток на ФБМА, что можно объяснить его более высокой гидрофобно-стью, однако через 24 часа культивирования площадь клеток не отличалась на разных типах подложек. При культивировании клеток на ФБМА в дифференцировоч-ных условиях было отмечено увеличение средней длины нейритов по сравнению с ФБ и «золотым стандартом» для культивирования нейрональнальных клеток - поли-L-лизином, 234,50±24,70 рм, 207,50±35,11 рм и 165, 24 рм 14,91 рм, соответственно. Таким образом повышение жесткости поверхности способствует увеличению роста нейритов, что является критически важным механизмом функционального восстановления как центральной, так и периферической нервной системы.