猪膀胱脱细胞基质构建含基底膜的体外上皮-间质相互作用研究平台

推荐：本研究针对现有体外模型缺乏结构化基底膜(BM)的瓶颈，通过猪膀胱钝性剥离和脱细胞处理，成功构建了保留天然BM结构和功能的支架。该支架厚度均一(133±42 μm)，具有胶原IV/层粘连蛋白网络和纳米级孔隙，能有效分隔上皮(HaCaT)与间质(MRC5)细胞，维持2周屏障功能。其各向同性的力学特性(杨氏模量3.5±0.3 MPa)为研究BM动态重塑和机械力传导提供了新工具，发表于《Matrix Biology Plus》。

　　

在生命科学领域，基底膜(Basement Membrane, BM)作为胚胎发育过程中最早出现的细胞外基质(ECM)，其厚度仅100-1000纳米却承担着分子筛、细胞极化和机械信号传导等关键功能。然而现有体外模型如Matrigel^?
或合成聚合物支架均无法复现BM的复杂超微结构和力学特性，严重制约了上皮-间质相互作用(EMT)和BM动态重塑机制的研究。

针对这一技术瓶颈，来自荷兰的研究团队创新性地采用猪膀胱黏膜作为原料，通过优化脱细胞方案获得保留天然BM的薄层支架。该研究首先通过光学相干断层扫描(OCT)证实支架厚度为126±43 μm，扫描电镜(SEM)揭示其上皮侧存在由10 nm纤维构成的"面纱样"纳米多孔结构，免疫组化显示胶原IV和层粘连蛋白网络完整度达90%以上。特别值得注意的是，该支架在单轴拉伸下表现出各向同性力学特性，失效应变达0.25，其应力松弛行为符合四元件广义麦克斯韦模型，其中占比70%的第四元件(τ₄
=2000-6000 s)可能对应胶原纤维的粘弹性响应。

关键技术包括：(1)采用1% SDS进行3小时脱细胞处理；(2)结合多光子显微镜和二次谐波成像(SHG)三维重建BM结构；(3)原子力显微镜(AFM)纳米压痕测试显示上皮/间质侧杨氏模量分别为0.9±0.6 kPa/1.3±1.3 kPa；(4)建立HaCaT-MRC5跨膜共培养体系验证屏障功能。

研究结果部分显示：

1. 整体ECM完整性与组成：成功建立厚度变异系数≈30%的标准化制备流程，Jones甲胺银染色证实BM连续性，糖胺聚糖(GAGs)含量保留率达85%。
2. BM主要成分保存：免疫荧光显示毛细血管周围存在25 μm管状胶原IV结构，层粘连蛋白信号强度虽降低30%但空间分布未改变。
3. 超微结构特征：SEM观察到64±12 nm的基质胶原纤维与10±2 nm的BM纤维形成"双层网络"，孔隙率较天然组织提高15%。
4. 力学性能：脱细胞后杨氏模量从2.9±1 MPa增至3.5±0.3 MPa，但粘弹性参数(松弛时间常数τ_i
   )无显著变化。
5. 细胞相容性：14天共培养中，HaCaT细胞形成完整单层而MRC5细胞保持纺锤形态，SHG成像显示间质胶原纤维发生重构但无细胞跨膜迁移。

该研究的突破性在于首次实现了：(1)天然BM结构与力学特性的协同保留；(2)建立可承受25%应变的研究平台，填补了胚胎发育(如原条形成需8%应变)与病理过程(如妊娠纹形成需40%应变)间的技术空白。作者特别指出，支架中保留的毛细血管BM为研究血脑屏障等特殊结构提供了新可能，而其线性应力-应变曲线(区别于天然膀胱组织的J型曲线)提示弹性蛋白的缺失可能成为后续改进方向。这项发表于《Matrix Biology Plus》的工作，为组织工程、肿瘤转移和再生医学研究提供了更接近生理条件的体外模型。