Комбинированные сигналы внеклеточного матрикса и механическое растяжение вызывают различные эффекты на миогенез in vitro

Регенерация скелетной мышцы по-прежнему остаётся нерешённой клинической задачей при объёмной потере мышечной ткани и атрофии, когда восстановить функцию мышцы до исходного уровня невозможно. Существующие экспериментальные подходы не учитывают сложную микросреду, которая модулирует миогенез. В этом исследовании мы разработали биомиметическую платформу на основе тканевого чипа для систематического изучения совместного влияния микросреды внеклеточного матрикса (ВКМ) и механического растяжения на миогенез мышиных миобластов. С помощью растяжимых тканевых чипов, состоящих из коллагена I (C), фибронектина (F) и ламинина (L), а также их комбинаций, мы оценили влияние механического растяжения на миогенез на транскриптомном и трансляционном уровнях. Наши результаты показали, что ВКМ существенно влияет на образование миотрубок у мышиных миобластов C2C12. В статических условиях субстраты с ламинином индуцировали самые длинные миотрубки, тогда как фибронектин обусловливал образование самых широких миотрубок. Комбинированные ВКМ оказывали неочевидные эффекты на формирование миотрубок. Геномный анализ выявил повышение экспрессии генов, связанных с актиновым цитоскелетом, что указывает на миогенез. При введении механического растяжения на субстратах с комбинированным ВКМ C + F + L в виде постоянного или прерывистого одноосного растяжения на низком (5%) и высоком (15%) уровнях мы наблюдали синергическое увеличение ширины миотрубок, а также повышение экспрессии генов тяжёлой цепи миозина. В совокупности эти данные подчёркивают сложную роль таких микросредовых факторов, как взаимодействия с ВКМ и растяжение, в формировании миотрубок и задействованных сигнальных путях.