Анизотропия коллагеновых нановолокон индуцирует дифференцировку миотрубочек и кластеризацию ацетилхолиновых рецепторов

Для создания скэффолдов опорно-двигательных тканей, способных функционально интегрироваться в ткань хозяина, миотрубочки должны быть правильно ориентированы относительно нативной ткани и стимулировать формирование нервно-мышечных синапсов. Однако понимание дифференцировки миобластов в ответ на структурное выравнивание остается неполным. Чтобы оценить, как анизотропия подложки влияет на дифференцировку миотрубочек, мы изучили миобласты C2C12, выращенные на ориентированных коллагеновых подложках в присутствии или отсутствии агрина. Миобласты, выращенные на микрофлюидно паттернированных коллагеновых подложках, демонстрировали увеличение числа многоядерных миотрубочек и кластеров никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (AChR). Однако лечение агрином не усиливало дифференцировку миобластов, посеянных на этих паттернированных коллагеновых подложках. Миобласты, выращенные на ориентированных электроспиннинговых коллагеновых нановолокнах, также демонстрировали усиленное образование многоядерных миотрубочек и кластеров AChR, и лечение агрином не увеличивало дифференцировку этих клеток. Используя флуоресцентно меченные коллагеновые нановолокна, мы обнаружили, что AChR образовывали кластеры в клетках, выращенных на нановолокнах с значительно более высокой анизотропией, и эта кластеризация исчезала при лечении агрином. Интересно, что анизотропия подложки не влияла на локализацию AChR вдоль миотрубочки, что указывает на участие дополнительных сигнальных путей, определяющих конкретное расположение AChR вдоль отдельных миотрубочек. В целом наши результаты указывают на новую роль анизотропии волокон в дифференцировке миотрубочек, в частности в кластеризации AChR, и на то, что анизотропия может направлять дифференцировку за счет активации путей, сходных с путями агрина. Наши данные свидетельствуют, что при выращивании миобластов на ориентированных коллагеновых подложках лечение агрином не требуется для дифференцировки и созревания миобластов в миотрубочки.