前言

肌腱是一種基于膠原蛋白的結(jié)締組織，它連接骨骼和肌肉，將肌肉收縮力傳遞給骨骼組織，以施加受控的肢體運動。對于這種功能，肌腱膠原纖維以波浪形和平行模式排列，具有獨特的雙極型膠原原纖維上層結(jié)構(gòu)，其中包含細纖維和粗纖維。這種特殊的組織結(jié)構(gòu)有助于肌腱的高機械強度，使它們能夠承受力并進行肢體運動。先前的研究表明，肌腱細胞對體外的機械應(yīng)變敏感，并因此能夠上調(diào)基質(zhì)產(chǎn)生和基質(zhì)重塑分子的表達，從而表明機械刺激可能是肌腱發(fā)育和再生的重要生態(tài)環(huán)境。

2022年6月，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院整復(fù)外科劉偉課題組在Acta Biomaterialia期刊發(fā)表了題為的研究成果，通過DIA定量蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法，發(fā)現(xiàn)了切斷的肌腱中呈現(xiàn)出與膠原蛋白組裝過程相關(guān)的差異表達的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子。此外，使用生物信息學(xué)分析還揭示了機械刺激介導(dǎo)的時空膠原組裝的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，揭示了機械負荷干預(yù)下的大鼠跟腱的發(fā)育，以確定機械刺激介導(dǎo)的肌腱發(fā)育的機制，奠定了未來應(yīng)用于功能性肌腱工程的理論基礎(chǔ)。文中特別致謝歐易生物總監(jiān)祖啟東，為該項目提供數(shù)據(jù)分析服務(wù)。

中文標題：機械刺激和波浪形結(jié)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)刺激肌腱工程的天然膠原蛋白發(fā)育

研究對象：大鼠

發(fā)表期刊：Acta Biomaterialia?

影響因子：10.633

發(fā)表時間：2022 年6月?

合作單位 : 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院整復(fù)外科

運用生物技術(shù)：DIA定量蛋白質(zhì)組學(xué)（由歐易/鹿明生物提供技術(shù)支持）

研究背景

盡管機械刺激在肌腱工程中的重要性已在細胞功能和支架降解方面得到充分報道，關(guān)于其在形成特定肌腱基質(zhì)結(jié)構(gòu)中的意義的基礎(chǔ)研究仍然大大不足。波浪形結(jié)構(gòu)也是一個重要的生態(tài)環(huán)境，可能對機械刺激產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。

因此，我們假設(shè)單側(cè)機械刺激在肌腱生態(tài)環(huán)境中的適當(dāng)肌腱發(fā)育中起重要作用。這很可能通過使用機械信號來專門修改有助于膠原蛋白組裝、成熟和雙極原纖維上層結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子的表達來實現(xiàn)。本研究旨在通過測試機械負荷和擬腱支架對膠原蛋白產(chǎn)生和組裝的協(xié)同作用來證明這一假設(shè)，從而為功能性肌腱工程提供有價值的見解。

研究思路

實驗設(shè)計

研究結(jié)果

1.剝奪機械刺激導(dǎo)致病理性肌腱發(fā)育

SD大鼠肌腱通過手術(shù)切片去除機械刺激，術(shù)后80天觀察肌腱發(fā)育情況。在 80 天的發(fā)育期間，在沒有機械刺激的情況下，在肌腱組織中觀察到雜亂無章和不成熟的膠原結(jié)構(gòu)。如圖 2A 所示的大體視圖所示，這些發(fā)現(xiàn)表明，剝奪機械刺激會阻礙肌腱發(fā)育。

圖1 |剝奪機械刺激會干擾體內(nèi)正常的肌腱發(fā)育

a)切斷肌腱和自然肌腱的大體視圖、組織學(xué)和組織化學(xué)比較（僅夾傷對照肌腱）。在大體上，左側(cè)（紅色箭頭）代表切斷的肌腱，右側(cè)（黑色箭頭）代表正常發(fā)育的肌腱（或控制肌腱）。在組織學(xué)中，所有圖像代表縱向組織切片，顯示天狼星紅染色的圖像是偏光顯微鏡下確定膠原類型的實際圖像（黃色代表 I 型，綠色代表 III 型）。放大倍數(shù)，100 倍，Bar = 200 μm；?

b)對切斷和自然肌腱的組織學(xué)評分，以及纖維結(jié)構(gòu) (FS)、纖維排列 (FA)、細胞核 (RN)、血管分布 (VC) 和細胞密度 (DC) 的參數(shù)進行半定量評估( n ?= 3)。*p ?< 0.05，** p ?< 0.01，*** p ?< 0.001。

2.機械刺激對于原纖維雙極結(jié)構(gòu)的形成至關(guān)重要

天然肌腱中的膠原原纖維結(jié)構(gòu)具有雙極結(jié)構(gòu)的特征，其中大小尺寸的膠原原纖維以有組織的方式整合和分布。如圖3A所示，在 D 10 時，兩組均觀察到大小均勻的膠原原纖維，盡管在剝奪機械刺激后原纖維厚度降低。然而，在 D 20 時，雙極結(jié)構(gòu)僅出現(xiàn)在自然肌腱中，并在之后的發(fā)育過程中變得顯著。相比之下，在整個過程中，均一大小的膠原原纖維圖案仍保留在切斷的肌腱中。

然而，膠原原纖維的直徑隨時間顯著增加。一般來說，與天然肌腱相比，在所有時間點，切斷肌腱中的膠原原纖維直徑明顯更小。在發(fā)育過程中，切斷肌腱的力學(xué)性能均明顯低于天然肌腱。此外，對于每一組，兩個樣品的力學(xué)性能都呈現(xiàn)出隨時間增加的趨勢, 如圖3B C。該結(jié)果表明，在肌腱中形成原纖維雙極結(jié)構(gòu)需要機械刺激。

圖2 | 剝奪機械刺激會干擾膠原原纖維結(jié)構(gòu)的發(fā)育并降低切斷肌腱的機械性能

a)TEM 顯示天然肌腱膠原蛋白隨著膠原原纖維直徑的逐漸增加和原纖維雙極結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)從第 20 天開始發(fā)育。機械刺激的喪失導(dǎo)致到發(fā)育不良的膠原原纖維，其特征是均勻大小和低直徑的原纖維。放大倍數(shù)，100,000×；條形 = 50 納米；

b)兩個肌腱組的膠原原纖維直徑的定量分析；

c)兩個肌腱組力學(xué)性能的定量分析。* p ?< 0.05，** p ?< 0.01，*** p ?< 0.001。

3.關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子在肌腱發(fā)育過程中介導(dǎo)力學(xué)刺激的膠原蛋白重塑

在第 10 天和第 20 天收獲切斷的肌腱和天然肌腱，然后運用上海鹿明生物科技有限公司的（data independent acquisition）DIA定量蛋白組學(xué)技術(shù)平臺篩選確定了差異表達蛋白（DEP）。

如圖4A所示，對DEP的功能富集分析（天然肌腱與切斷肌腱的比率）進行分析并分類為生物過程(BP)、細胞成分 (CC) 和分子功能 (MF) 用于GO分析。就 BP 而言，上調(diào)的 DEP 主要與膠原原纖維組織、細胞對機械刺激的反應(yīng)。對于 CC，上調(diào)的 DEP 主要位于 D 10 和 D 20 的細胞外基質(zhì)、膠原三聚體和含有膠原的細胞外基質(zhì)。特別是，細胞核在 D 10 時表達最高的 CC，而線粒體是D 20 時最高的 CC , 表明核信號和線粒體代謝可能參與力學(xué)刺激的肌腱發(fā)育。根據(jù) MF 分析，上調(diào)的DEP在D 10時主要富集膠原結(jié)合、整合素結(jié)合和細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)成分，在D 20 時主要富集金屬離子結(jié)合和細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)成分?？偟膩碚f，結(jié)果表明上調(diào)的蛋白質(zhì)主要參與膠原蛋白分泌和膠原蛋白重塑，這可能受整合素和細胞核介導(dǎo)的細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)。

為了進一步定義關(guān)鍵的 DEP，生成了與膠原蛋白組裝相關(guān)的這些 DEP 的熱圖，如圖 4 B 所示。證明膠原蛋白 I、II 和 III 是肌腱膠原蛋白成分中存在的主要分子。COMP、Lox、Kera 、Fmod 和Lum是作為膠原交聯(lián)分子的主要分子。為了進一步闡明調(diào)控網(wǎng)絡(luò)功能，將整個膠原組裝相關(guān)分子納入構(gòu)建共表達網(wǎng)絡(luò)（圖4C)，在 D 10 和 D 20 的 DEP 中存在五種差異表達的分子，即Fmod、Lum、Col5a1、Kera 和 Fgf-1（圖 4D)，從而表明這些分子在介導(dǎo)膠原組裝和成熟中的重要性。

此外，免疫組織化學(xué)用于進一步確認兩組肌腱中差異表達的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子。如圖5A所示。從而證實了蛋白質(zhì)組學(xué)分析的結(jié)果。

圖3 | 質(zhì)譜和生物信息學(xué)分析

a)GO分析在第 10 天和第 20 天切斷和天然肌腱之間的差異表達蛋白 (DEP)，包括生物過程(BP)、細胞成分 (CC) 和分子功能 (MF)。BP、CC 和 MF 分別用綠色、藍色和紅色標記；

b)選定 DEP 的聚類分析。紅色表示高表達的蛋白質(zhì)，藍色表示弱表達的蛋白質(zhì)。每組包含來自三個獨立樣本的數(shù)據(jù)；

c)在與膠原蛋白組裝相關(guān)的 DEP 上構(gòu)建共表達網(wǎng)絡(luò)（左為 D 10，右對于 D 20)。紅色代表表達增加，綠色代表表達減少。圓圈和三角形代表共表達分析中的度數(shù)；

d)D 10 和 D 20 時間點共有DEP。* p ?< 0.05，** p ?< 0.01，*** p ?< 0.001。

圖4 | 不同時間點 DEP 的免疫組織化學(xué)

a)纖維調(diào)節(jié)蛋白 (Fmod)、 lumican (Lum)、膠原蛋白 5a1 (Col5a1)、角質(zhì)層(Kera) 和酸性成纖維細胞生長因子(Fgf-1)的免疫組織化學(xué)染色圖像。放大倍數(shù)，200×，Bar = 100 μm；

b)免疫組化染色的半定量分析 ( n ?= 3)。* p ?< 0.05，** p ?< 0.01，*** p ?< 0.001。

4、肌腱模擬二維底物增強機械刺激下的肌腱基因表達

肌腱的特點是膠原纖維呈波浪狀平行排列。因此，波浪形的PDMS膜被制造為 2D 模型（圖 6A）。如圖 6B 所示，在細胞接種后第 2 天，在波浪形微槽表面上，肌腱細胞呈現(xiàn)出波浪狀且平行的排列（右），類似于天然肌腱的排列。相比之下，當(dāng)播種在線性微槽地形表面（左）。為了研究這種波浪形地形的作用，將肌腱細胞接種在兩個基板上，并進行 5 天的機械刺激；結(jié)果表明，機械刺激下的波狀形貌可以顯著上調(diào)肌腱標志物的表達（圖6 C)。此外，為了研究機械刺激的作用，在有或沒有機械拉伸的波浪狀基板上執(zhí)行相同的程序。結(jié)果表明，機械刺激顯著上調(diào)了Fmod、Lox、Dcn、Bgn、Kera、Tnmd、Scx、Col1、Col3、Col6、Fgf - 1、 Fgf - 2和HDAC4的表達（圖6D）。這些發(fā)現(xiàn)與蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)現(xiàn)一致，并表明機械刺激和波浪/波浪形貌在肌腱工程中膠原組裝和成熟的重要作用。

圖5?| 具有波浪形微槽形貌表面的PDMS膜的制備及其在體外機械拉伸下對誘導(dǎo)肌腱表型和膠原蛋白組裝過程的影響

a)制造波浪形 PDMS 膜的策略示意圖；

b)接種后第 2 天，在機械拉伸下，PDMS 上的細胞接種示意圖和線性和波浪形微槽表面肌動蛋白細胞骨架的免疫熒光圖像；

c)機械拉伸下線性和波浪形表面培養(yǎng)的肌腱細胞的基因表達譜 ( n = 3)；

d)在沒有或有機械拉伸的情況下在波浪表面上培養(yǎng)的肌腱細胞的基因表達譜 ( n = 3)。* p < 0.05，** p ?< 0.01，*** p ?< 0.001。

5、殘余應(yīng)力的釋放導(dǎo)致 3D 波浪 PLLA-PHBV 支架的形成

通過釋放存在于纖維內(nèi)的殘余應(yīng)力形成波浪狀結(jié)構(gòu)（圖7A）。如 SEM 圖像（圖 7 B）所示，在高速旋轉(zhuǎn)的滾筒上收集纖維有效地產(chǎn)生排列整齊的 PLLA-PHBV 纖維（圖 7 C）。在 100% 應(yīng)變固定形狀恢復(fù)過程后，處理后的 PLLA-PHBV 纖維長度收縮，并沿纖維骨架呈現(xiàn)波浪狀波浪圖案，類似于天然肌腱組織中存在的膠原纖維結(jié)構(gòu)。

為了檢查纖維中分子取向的變化，如圖 7 E 所示。當(dāng)入射紅外 (IR) 輻射的電矢量與特定鍵振動的躍遷矩矢量一致時，特征峰波浪纖維，顯示出比電紡纖維更高的強度。這表明在波浪纖維中形成了更高的分子取向。纖維的波浪結(jié)構(gòu)也與機械性能密切相關(guān)。在波浪的纖維中觀察到一個明顯的非線性腳趾區(qū)域，如圖7 G所示，觀察到波浪纖維的趾部區(qū)域（即過渡應(yīng)變）以約 100 應(yīng)變結(jié)束相比之下，直的電紡纖維僅顯示以 0.1% 的應(yīng)變結(jié)束的腳趾區(qū)域（圖 7 H）。此外，與直的電紡纖維相比，波浪纖維具有更高的極限應(yīng)力和更低的楊氏模量 (圖 7 K）。波浪纖維顯著更高的極限應(yīng)力與結(jié)晶度的增加和分子鏈取向度的增加一致，這是由于它們的正相關(guān)（圖 7 L）。

圖6?| 具有波浪結(jié)構(gòu)的對齊 PLLA-PHBV 納米纖維的制備和表征

a)具有波浪結(jié)構(gòu)的納米纖維的制備示意圖；

b)初生納米纖維和波浪納米纖維的 SEM 形態(tài)；

c)纖維直徑比較 ( n? = 3);?

d)波浪比較 ( n ?= 3)；

e)波浪納米纖維的 pFTIR 分析；

f)波浪納米纖維的 XRD 分析；

g)兩根納米纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（左）和左圖綠色虛線部分的放大圖（右）；

h)初紡和波浪納米纖維的力學(xué)分析（n ?= 3）；

i)初紡和波浪納米纖維的力學(xué)分析（n ?= 3）；

j)初紡和波浪納米纖維的力學(xué)分析（n ?= 3）；

k)初紡和波浪納米纖維的力學(xué)分析（n? = 3）

l)分子取向示意圖波浪狀結(jié)構(gòu)形成過程中的變化。* p ?< 0.05，** p ?< 0.01，*** p ?< 0.001。

6、3D 模擬支架上的機械拉伸通過增強的膠原蛋白組裝過程促進肌腱細胞表型

如圖8A所示，將肌腱細胞接種在波浪對齊的PLLA-PHBV纖維上，以檢查機械拉伸和波浪對齊的形貌對膠原蛋白組裝和肌腱分化的協(xié)同作用。為了測試拉伸細胞的活力，首先將細胞拉伸 7 天，然后在不拉伸的情況下收獲 7 天用于 CCK8 測定。結(jié)果顯示出相似的增殖水平；然而，在 D 3 和 D 7 觀察到相對較高的拉伸細胞率，在 D 5 觀察到相對較高的靜態(tài)細胞率（圖 8 B）。在有或沒有拉伸的情況下培養(yǎng) 4 天后，活/死細胞雙染色也表現(xiàn)出相似的活/死細胞比率（圖 8C）。

F-肌動蛋白染色表明，在機械拉伸組中觀察到更多平行排列的細長單細胞，這是肌腱中天然肌腱細胞的一個關(guān)鍵特征，而不是在靜態(tài)細胞中觀察到聚集和適度無序的細胞模式（圖8 D)。此外，動態(tài)拉伸可以迫使肌腱細胞呈現(xiàn)出適度拉長的細胞形狀，具有相當(dāng)高的細胞縱橫比（圖 8 F），這有利于之前報道的肌腱分化。此外，與靜態(tài)細胞相比，機械拉伸還顯著增強了基質(zhì)的產(chǎn)生（圖 8 E），這得到了膠原分泌定量數(shù)據(jù)（圖 8 G）的支持。

特別是，當(dāng)將肌腱細胞接種在具有波浪和平行電紡纖維的這種肌腱模擬支架上時，機械刺激可以顯著增強肌腱標記物的基因表達（圖 8 I）。它還增強了Fgf-1 和 Fgf-2的基因表達（圖 8 J）。特別是，當(dāng)提供單側(cè)機械刺激時，在這種特殊支架上，在肌腱發(fā)育過程中在膠原組裝和成熟中起重要作用的關(guān)鍵正調(diào)節(jié)分子的表達也顯著增強（圖 8 H）。各種類型的 HDAC，包括HDAC3還觀察到 HDAC4 的表達上調(diào)（圖8K），表明該調(diào)節(jié)的 HDAC 亞型特異性。

圖7?| 波浪結(jié)構(gòu)和機械拉伸在波浪 3D PLLA-PHBV 納米纖維中誘導(dǎo)肌腱表型和膠原蛋白組裝的協(xié)同作用

a)在生物反應(yīng)器內(nèi)機械拉伸的波浪支架上的細胞接種示意圖；

b)機械刺激 7 天后肌腱細胞活力的 CCK-8 分析 ( n ?= 3)；

c)接種后 D 4 時靜態(tài)和拉伸細胞的活/死測定；

d)接種后 D 4 靜態(tài)和拉伸細胞中 F-肌動蛋白的熒光圖像；

e)接種后 D 7 的細胞接種波浪納米纖維的 SEM 圖像；

f)F-肌動蛋白圖像中靜態(tài)和拉伸細胞的細胞縱橫比分析 ( n = 3);?

g)在接種后 D 3 ( n ?= 3)對靜態(tài)和拉伸細胞的膠原蛋白生產(chǎn)進行量化；

h)-k)接種在波浪納米纖維上的肌腱細胞的基因表達譜，沒有和有機械拉伸 3 天（n ?= 3）。* p ?< 0.05，** p ?< 0.01，*** p ?< 0.001。

7、HDAC4 和 PI3K 通路在力學(xué)介導(dǎo)的膠原蛋白組裝中的作用

為了揭示力學(xué)介導(dǎo)的膠原蛋白組裝的潛在機制，DEP 的數(shù)據(jù)用于使用 DAVID 在線工具進行 KEGG 通路分析。如圖 9A 所示，排名靠前的途徑是ECM-受體相互作用和 PI3K-Akt信號通路，與先前報道的機械途徑一致。在對 DEP 進行PPI 網(wǎng)絡(luò)分析后，觀察到HDAC4 也被觀察到是匹配的 PPI 網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵分子之一，表明在該事件中存在 HDAC4 介導(dǎo)的核信號。蛋白質(zhì)組學(xué)分析進一步表明，HDAC4 在切斷的肌腱中幾乎檢測不到，而在天然肌腱中檢測到它的產(chǎn)生，并且在 D 20 的表達量比在 D 10 的表達量高近 10 倍（圖 9 C） ，表明其在正常肌腱發(fā)育中的重要作用。

最后，為了驗證 HDAC4 介導(dǎo)的核信號和 PI3K-Akt 通路在膠原組裝中的作用，分別使用 LMK-235（HDAC 抑制劑）和 LY-294002（PI3K 抑制劑）（圖9D）。如圖9E所示，在機械刺激下，LMK-235處理顯著抑制Fmod、Tnmd和Col1的基因表達，但不抑制Scx和Lum的基因表達。LY-294002 的治療可以顯著抑制Fmod、Lox、Scx和Col1的基因表達（圖 9F）。因此，這些結(jié)果證明了 HDAC4 介導(dǎo)的核信號和 PI3K-Akt 通路在機械刺激介導(dǎo)的膠原蛋白組裝中的關(guān)鍵作用。

因此，我們提出了該事件的潛在機制，如圖 9 G 所示，其中機械信號可能通過 ECM-整合素-PI3K 途徑從細胞外空間傳遞到細胞內(nèi)部分，也可能通過細胞骨架變形，這進一步導(dǎo)致核變形和 HDAC4 介導(dǎo)途徑的激活。兩種途徑都介導(dǎo)相關(guān)分子的基因表達，這些分子進一步翻譯并參與膠原蛋白的組裝。

圖9 | 使用生物信息學(xué)分析、信號通路驗證和提出的假設(shè)探索機制

a)DEP 的數(shù)據(jù)用于使用 DAVID 在線工具進行 KEGG 通路分析

b)與膠原蛋白組裝相關(guān)的 DEP 的PPI 網(wǎng)絡(luò)分析；

c)質(zhì)譜顯示HDAC4在 D 10 和 D 20 時在機械負荷肌腱（自然肌腱）中高度表達；

d)生物反應(yīng)器內(nèi)相關(guān)通路抑制劑的信號通路驗證示意圖;?

e)HDAC4 和 PI3K 通路抑制劑 (LMK-235 和 LY-294002)在波浪形微槽表面的體外n = 3)

f)HDAC4 和 PI3K 通路抑制劑 (LMK-235 和 LY-294002)在波浪形微槽表面的體外n = 3)；

g)主要通過 HDAC4 和 PI3K 途徑提出的機械刺激介導(dǎo)的膠原組裝和成熟的機制。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001。

相關(guān)討論

從自體/異體肌腱移植到肌腱再生，肌腱修復(fù)成為趨勢，其中工程肌腱將發(fā)揮重要作用。先前的研究表明，在兔子、大鼠、豬和母雞的模型中，使用工程肌腱支架可以再生修復(fù)肌腱缺損。其中機械刺激是證明是必不可少的。然而，這些工程肌腱通常無法形成雙極上層結(jié)構(gòu)天然肌腱膠原纖維（粗纖維和細纖維交織），這可能會干擾天然肌腱的最大機械強度。因此，我們采用逆向工程策略，通過剝奪產(chǎn)后大鼠發(fā)育中跟腱的機械刺激來剖析力學(xué)介導(dǎo)的膠原蛋白組裝過程的機制。此外，仿生支架被認為是模擬組織再生生態(tài)位環(huán)境的關(guān)鍵，因此也被認為是一種潛在的翻譯嘗試。

眾所周知，膠原蛋白組裝是一個復(fù)雜的過程，涉及多個分子，以確保組裝的膠原原纖維及時成熟和重塑，并實現(xiàn)機械功能。一般而言，肌腱膠原原纖維生成會導(dǎo)致成熟膠原原纖維組裝成線性和橫向原纖維生長。未成熟的原纖維中間體端對端組裝形成較長的原纖維，與成熟的和具有機械功能的原纖維一致。在膠原組裝/成熟的時空調(diào)節(jié)過程中，許多相關(guān)分子（除了已檢查的 5 個分子）可能參與了該過程，并具有及時調(diào)節(jié)的表達。COMP、Fbln5、Itga2、Lox、Bgn、Fn1、Jak1、Tnc 和MMP14是在不同階段參與該過程的所有分子；這些結(jié)果也與共表達分析結(jié)果非常吻合（圖4）。需要進一步闡明這些分子在膠原原纖維生長中的作用，特別是在雙極結(jié)構(gòu)形成中的作用。

仿生支架被認為是一個重要的生態(tài)環(huán)境，機械刺激和仿生地形結(jié)構(gòu)之間的協(xié)同效應(yīng)也得到了很好的報道。肌腱細胞通常被拉長并平行排列在肌腱組織中，我們之前的報告表明，當(dāng)人類成纖維細胞被接種到線性微槽地形表面時，它們很可能轉(zhuǎn)分化為肌腱細胞. 如前所述，與人類真皮成纖維細胞不同，由于未知原因，在該線性地形表面中拉長和平行排列大鼠肌腱細胞具有挑戰(zhàn)性。值得注意的是，機械負荷和擬肌腱支架之間的協(xié)同效應(yīng)也成功地證明了誘導(dǎo)膠原蛋白組裝和肌腱表型，從而為功能性肌腱工程提供有價值的指導(dǎo)和見解。

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此外，波浪形微槽表面和波浪納米纖維支架被證明是有效的肌腱因子，可以在機械刺激下激活膠原蛋白組裝過程。為了實現(xiàn)天然雙極膠原原纖維結(jié)構(gòu)和天然肌腱的最大機械強度，這種特殊的地形支架很可能作為仿生生態(tài)環(huán)境，本研究中開發(fā)的策略多模型進一步驗證后有望實現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化。

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