原代大鼠成(cheng)肌(ji)細(xi)胞體外(wai)增殖(zhi)與(yu)分(fen)化(hua)受(shou)多重(zhong)因素調(tiao)控(kong),其(qi)核(he)心機(ji)制涉(she)及(ji)基因(yin)表達(da)、培養(yang)條(tiao)件(jian)及(ji)細(xi)胞間(jian)相互作用(yong)三大(da)層(ceng)面。
基因(yin)表達(da)調控(kong)是分(fen)化(hua)的根本驅動因(yin)素(su)。成(cheng)肌(ji)細(xi)胞分(fen)化(hua)依賴(lai)奢(she)侈基因(yin)的差(cha)異(yi)表達(da),如(ru)肌(ji)絲蛋(dan)白基因(yin)的開放促進(jin)肌(ji)管(guan)形成(cheng)。研(yan)究(jiu)顯示(shi),DNA甲基化(hua)狀態(tai)直(zhi)接(jie)影響基因(yin)活性,5-氮胞苷(gan)處理可(ke)誘(you)導(dao)去(qu)甲基化(hua),改變細(xi)胞分(fen)化(hua)方(fang)向(xiang)。轉(zhuan)錄(lu)水(shui)平(ping)調(tiao)控(kong)同(tong)樣關鍵,轉(zhuan)錄(lu)因(yin)子如(ru)MyoD、Myf5等(deng)通過結合特(te)定DNA序(xu)列激(ji)活肌細(xi)胞分(fen)化(hua)程序,而細(xi)胞周(zhou)期(qi)蛋(dan)白(如(ru)CyclinA2)的(de)過表達(da)則通(tong)過調控(kong)細(xi)胞周(zhou)期(qi)進(jin)程(cheng)影(ying)響(xiang)增殖(zhi)與(yu)分(fen)化(hua)平衡。
培養(yang)條(tiao)件(jian)優化(hua)是體外(wai)實(shi)驗(yan)成(cheng)功(gong)的(de)關鍵。血(xue)清(qing)濃(nong)度是核(he)心變量(liang),高血(xue)清(qing)(如(ru)15%小牛血清(qing))促進(jin)增殖(zhi),低(di)血清(qing)(如(ru)2%馬血(xue)清(qing))誘(you)導(dao)分(fen)化(hua)。細(xi)胞密(mi)度顯著影(ying)響分(fen)化(hua)效率(lv),高密(mi)度接(jie)種可(ke)加速肌(ji)管形成(cheng),但(dan)過度密(mi)集(ji)會(hui)導致(zhi)接(jie)觸抑制。培養(yang)基成(cheng)分(fen)需精(jing)確配(pei)比(bi),如(ru)添加雞胚提(ti)取(qu)物(wu)可(ke)提(ti)供生(sheng)長因(yin)子,而葡萄(tao)糖濃度需根(gen)據代謝(xie)需求調(tiao)整。此外(wai),培養(yang)環境(jing)需(xu)維持(chi)37℃、5%CO₂及(ji)飽(bao)和濕(shi)度,基質(zhi)剛度通過機(ji)械力(li)信(xin)號(hao)傳(chuan)導(dao)影(ying)響細(xi)胞形態(tai)與分(fen)化(hua)方(fang)向(xiang)。
細(xi)胞間(jian)相互作用(yong)通過旁(pang)分(fen)泌信(xin)號(hao)與(yu)直(zhi)接(jie)接(jie)觸調控(kong)分(fen)化(hua)。成(cheng)纖(xian)維細(xi)胞混雜會(hui)競(jing)爭(zheng)營(ying)養並(bing)分(fen)泌抑(yi)制(zhi)因(yin)子,差速貼(tie)壁(bi)法可(ke)有(you)效純化(hua)成(cheng)肌(ji)細(xi)胞。共培養(yang)實驗表明,心肌(ji)細(xi)胞微(wei)環境(jing)通(tong)過細(xi)胞間(jian)直(zhi)接(jie)接(jie)觸誘導骨髓(sui)間(jian)充(chong)質(zhi)幹(gan)細(xi)胞向(xiang)心肌(ji)樣細(xi)胞分(fen)化(hua),提(ti)示(shi)物(wu)理接(jie)觸信號(hao)在(zai)分(fen)化(hua)調控(kong)中(zhong)的主(zhu)導(dao)作(zuo)用(yong)。此外,細(xi)胞外基質(zhi)成(cheng)分(fen)(如(ru)膠(jiao)原蛋(dan)白、纖(xian)連蛋(dan)白)通(tong)過整合素受(shou)體傳(chuan)遞黏(nian)附(fu)信(xin)號(hao),影(ying)響(xiang)細(xi)胞骨架(jia)重(zhong)排(pai)與(yu)分(fen)化(hua)基因(yin)表達(da)。