纤连蛋白在成骨细胞感受失重环境过程中对微丝骨架的调控作用研究

重力刺激对于骨组织重建起着重要作用。细胞外基质(ECM)是细胞力学感知系统ECM－Integrin（整合素）-CSK(细胞骨架)中的细胞外环节，纤连蛋白(FN)是重要的ECM组分，通过细胞表面整合素对CSK发挥调控作用。.我们前期研究表明：模拟失重导致成骨样细胞MG-63细胞内的FN基因转录和表达上调、细胞外FN含量升高、细胞微丝骨架重排。提出的科学假设是：失重环境下，FN作为感知重力环境变化的效应信号分子由内而外传递(Inside-Out)，细胞外FN再通过整合素信号通路调控细胞骨架系统的稳定(Outside-In)。本项目采用成骨细胞在随即定位仪和抗磁悬浮模拟失重条件下，研究：①可溶性FN和细胞FN的变化；②细胞微丝骨架系统的变化；③FN通过整合素信号通路对细胞微丝骨架系统的调控作用；从分子（FN）－亚细胞(CSK)层次阐明成骨细胞重力感知和响应的机制。

重力刺激对于骨组织重建起着重要作用。细胞外基质(ECM)是细胞力学感知系统ECM－Integrin（整合素）-CSK(细胞骨架)中的细胞外环节，纤连蛋白(FN)是重要的ECM组分，通过细胞表面整合素对CSK发挥调控作用。我们认为FN在细胞的重力感受过程中起着重要作用。. 本课题利用随机定位培养处理MG-63成骨样细胞，结果发现：①细胞内的FN基因转录和表达上调、细胞外可溶性FN含量升高、且组装加强，从动力学的角度分析，FN组装的第二阶段，即从DOC可溶性FN向DOC不可溶FN的转变过程得以促进；②ERK蛋白的激活参与了 MG-63细胞FN在模拟微重力条件下的上调；③细胞微丝蛋白actin表达上升，但组装下降；抑制FN的上调表达后，细胞微丝骨架的组装反而得以加强，且细胞凋亡也下降。. 本课题阐明了随机回转条件下MG63细胞感受微重力，上调FN表达的规律和相关分子机制。有关FN在失重环境下上调的细胞生理意义，原本认为细胞可通过上调FN来稳定细胞骨架系统并避免凋亡，但从研究结果来看，FN的表达抑制并没有恶化微丝骨架的解聚和细胞的凋亡，相反有所改善。似乎存在一种更加有效的机制，使得在FN上调失效的情况下，保证了细胞微丝骨架的组装和凋亡的避免。