基质依赖性内皮细胞亚型活力与血管生成标记物表达的变异性：人工组织血管化的关键启示

这篇研究通过系统评估纤维蛋白(fibrin)、纤连蛋白(fibronectin)和明胶(gelatin)三种生物大分子基质对人原代内皮细胞(EPCs)、脐静脉内皮细胞(HUVECs)和微血管内皮细胞(HMEC-1s)的影响，揭示了基质材料选择对体外血管化的重要调控作用。研究采用Live/Dead检测、alamarBlue代谢活性分析、细胞骨架染色和免疫细胞化学(ICC)等技术，证实交联明胶(gelatin C)能显著促进VEGFR-2表达和血管性血友病因子(vWF)分泌，为组织工程(TE)中功能性血管网络的构建提供了关键材料选择依据。

　　

基质材料对血管化进程的调控机制

在组织工程领域，构建功能性血管网络始终是重大挑战。最新研究聚焦三种关键生物材料——纤维蛋白(fibrin)、纤连蛋白(fibronectin)和明胶(gelatin)对血管内皮细胞的调控作用，揭示了基质依赖性细胞行为调控的精细机制。

材料表征与生物相容性

傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析证实，三种材料均成功包被培养表面，并保持其特征性酰胺带：明胶在1650 cm^-1和1540 cm^-1处显示典型蛋白振动峰，交联明胶(gelatin C)则在1720 cm^-1出现新增羰基峰。纤维蛋白和纤连蛋白分别呈现1535 cm^-1和1540 cm^-1的酰胺II带，证实其蛋白质结构完整性。

生物相容性评估显示显著细胞类型依赖性：原代内皮细胞(EPCs)在纤维蛋白基质上代谢活性提升22.2%，而微血管内皮细胞(HMEC-1s)在非交联明胶(gelatin NC)上活性降低33.8%。特别值得注意的是，交联明胶使HMEC-1s代谢活性增加11.7%，同时维持98%以上的细胞存活率，展现最佳生物相容性。

细胞形态的动态演变

长达30天的追踪观察揭示了材料诱导的细胞形态学变化。EPCs在纤维蛋白和纤连蛋白上呈现明显的平行排列伸长形态，暗示这些基质可能引导细胞形成类血管结构。脐静脉内皮细胞(HUVECs)在交联明胶上表现出独特的伸长形态，而HMEC-1s则保持圆形形态，但所有测试材料上的细胞密度均显著高于对照组。

血管生成标记物的时序表达

免疫荧光分析揭示了令人振奋的发现：不同基质可编程化调控血管生成标记物的表达时序。HUVECs在纤维蛋白上持续高表达CD31，而在交联明胶上，CD144表达量随时间增加3.5倍。最引人注目的是VEGFR-2的表达模式——在交联明胶上，其表达量30天内增长200%，显著优于其他基质。

功能性蛋白分泌特征

血管性血友病因子(vWF)的分泌谱进一步证实了基质的调控作用。HUVECs在交联明胶上vWF分泌量达32.14 mIU/mL，接近生理浓度(1 IU/mL)的3%。值得注意的是，所有材料上的vWF分泌均呈现时间依赖性增加，其中纤维蛋白组因残余凝血酶引发的初始分泌峰尤为显著。

这些发现为组织工程血管化提供了重要启示：交联明胶通过稳定的RGD序列和优化的机械性能，最能促进内皮细胞的功能性成熟；而纤维蛋白则更适合快速启动血管生成过程。未来研究可探索这些材料的组合应用，以模拟天然血管发育的时空动态。