DOI: 10.1039/c9bm01005j
生物材料越來越多地用于原位血管組織工程，其中將可吸收纖維支架植入為臨時載體以局部啟動血管再生。植入后，巨噬細胞會滲入并開始降解支架，同時通過旁分泌因子的分泌來驅動愈合級聯反應，這些旁分泌因子可以指導組織生成細胞的行為。必須始終保持新組織形成與支架降解之間的平衡，以確保移植物的功能。然而，移植物持續暴露于血液動力學負荷下，這可能以迄今未知的方式影響巨噬細胞的反應，從而改變這種微妙的平衡。在此，研究者旨在闡明生理水平的剪切應力和循環拉伸對生物材料激活的巨噬細胞的影響，包括極化、支架降解和傳導至組織生成細胞(即（肌）成纖維細胞)的旁分泌信號。將人類THP-1衍生的巨噬細胞接種到電紡聚己內酯雙脲支架中，并暴露于剪切應力（?1 Pa）、循環拉伸（?1.04）或其組合下8天。結果表明，巨噬細胞極化明顯取決于所應用的特定負載方式。血液動力學負荷降低了巨噬細胞的降解活性，尤其是在循環拉伸的條件下。巨噬細胞的活化在暴露于剪切應力時得以增強，促炎和抗炎細胞因子的上調可以證明這一點。暴露于這些動態培養的巨噬細胞的上清液中，可以放大（肌）成纖維細胞中與組織形成和重塑相關的基因表達。這些結果強調了巨噬細胞機械反應在生物材料驅動的血管再生中的重要性。
圖1第8天無細胞支架的支架特性。無細胞實驗的研究設計布置圖（A）；顯示不同實驗組纖維形態和纖維蛋白殘留的掃描電鏡圖像（B）；與未處理對照組相比，每個實驗組的代表性DSC曲線（按任意順序）（C）。
圖2培養8天后巨噬細胞數量、形態及增殖狀態。研究設計布局（A）；第8天每個實驗組的DNA含量（每組n=5或6）歸一化至構建體質量（*p<0.05）（B）；顯示靜態和動態培養巨噬細胞的細胞形態的代表性掃描電鏡圖像（C）；顯示巨噬細胞增殖的Ki67和DAPI染色的代表性圖像（全胚胎染色，覆蓋z-stack±25μm，藍色=DAPI；白色=Ki67）（D）。
圖3第8天靜態和動態培養巨噬細胞的基因表達譜。箱線圖表示用于表型相關基因選擇的相對基因表達的倍數變化。點代表一個統計異常值（A）；圖中顯示了與靜態培養對照組相比，泛巨噬細胞標志物CD68、促炎和抗炎標志物以及與生長和重塑（G&R）相關的標志物的相對基因表達的倍數變化。圓點和陰影區域分別表示第50和第25-75百分位（B）。*p<0.05；**p<0.01；**p<0.001。每組n≥5。#每組n≥2。
圖4第8天靜態和動態培養巨噬細胞的蛋白質分泌情況。箱線圖顯示蛋白質選擇的分泌水平。點代表一個統計異常值（A）；相對于促炎、抗炎、生長、和重塑蛋白的平均分泌物的相對分泌水平（蛋白質水平根據每組平均DNA含量進行校正）。圓點和陰影區域分別表示第50和第25-75百分位（B）；根據IL-6、TNF-α、MCP-1（促炎）和IL-10、IL-13、MMP-9（抗炎）的細胞因子分泌水平計算出M1/M2比值（C）。*p<0.05；**p<0.01，**p<0.001。每個時間點每組n≥5。有關第4天和第8天的未校正數據，請參見ESI圖S5?。
圖5巨噬細胞驅動的生物材料降解。培養8天后脫細胞樣品的代表性SEM圖像（A）；計算的總質量吸收和質量吸收的平均百分比歸一化為DNA含量，每組n≥3；氧化和酶降解標志物，包括丙二醛（MDA）的存在，作為氧化降解的間接度量，第8天氧化基因NOX-2（ROS生成NADPH氧化酶2復合物）、NFKB1（參與氧化應激的蛋白質復合物）或LIPA（溶酶體脂肪酶）（與CYC-1相比）的表達。*p<0.05，每個時間點每組n≥5。
圖6第8天HVSC基因表達譜。箱形圖顯示（肌）成纖維細胞表型標志物的相對表達的倍數變化（A）；以及與新鮮培養基（對照）中培養的（肌）成纖維細胞樣品相比，與膠原、GAGs/蛋白聚糖和彈性基質沉積或基質重塑（C）相關的標志物；與對照組相比，與膠原基質、GAGs/蛋白聚糖和彈性基質形成相關的基因（極性圖的左側）以及與重塑和細胞因子分泌相關的標志物（極性圖的右側）的基因表達的倍數變化。圓點和陰影區域分別表示第50和25-75百分位（B）。*p<0.05；**p<0.01。每組n≥5。
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