Two cell types, adipocytes and osteoblasts; one common cellular ancestor, human mesenchymal stem cells (hMSCs). The distinguishing factors? Cell shape, cytoskeletal tension and RhoA–ROCK signalling, according to Christopher Chen's group, who report their findings in Developmental Cell.

hMSCs

В подтверждение предыдущим сообщениям дифференцировка в адипоциты оказывается предпочтительной, когда hMSCs помещаются при высокой плотности и в adipogenic культуральную среду, тогда как помещение с низкой плотностью способствует остеобластной детерминации в присутствии остеогенных факторов. Многие клеточные характеристики затрагиваются изменением в плотности клеток - напр., увеличение плотности клеток снижает распластывание и слипание клеток с субстратом. Chen и др. изучали влияние формы клеток на детерминацию стволовых клеток. Они создали 'островки' из fibronectin, чтобы контролировать распластывание hMSCs. hMSCs, которые помещали на маленькие островки, были более округлыми, т.к. они не могли распластаться и давали адипоциты, тогда как те, что были засеяны на крупные островки, распластывались и генерировали остеобласты.

Т.о., клеточная форма и динамика цитоскелета интимно связаны, то авт. исследовали, не м. ли актиновый цитоскелет каким-то образом участвовать в формой-индуцированном процессе предопределения (commitment). Они разрушали актиновый цитоскелет, используя ингибитор ROCK, Y27632, чтобы ингибировать генерируемое миозином натяжение (tension) цитоскелета. hMSCs, которые были засеяны с низкой плотностью и , следовательно, д.были стать остеобластами, вместо этого экспрессировали специфичные для адипоцитов маркёры, после обработки Y27632, это указывает на то, что актомиозиновый цитоскелет влияет на предопределение hMSC.

Следовательно, д.б. связь между распластыванием клеток, натяжением цитоскелета и клеточной судьбой? RhoA регулирует натяжение цитоскелета в др. типах клеток и м.б. кандидатом на роль передачи сигналов, которые индуцируются изменением клеточной формы hMSCs, чтобы вызвать изменения, которые затронут клеточную судьбу. Авт. помещали при низкой или высокой плотности клетки (предопределяющие osteogenesis и adipogenesis, соотв.) в остеогенную или адипогенную среду и измеряли уровни активного RhoA. Активность RhoA была наивысшей в культурах с низкой плотностью в остеогенной среде и коррелировала с увеличением распластывания клеток и активности ROCK.

Эти результаты заставили авт. исследовать, м. ли RhoA непосредственно влиять на выбор судьбы клеткой hMSCs. В культуральной среде, лишенной каких-либо дифференцирующих факторов, hMSCs, инфицированные аденовирусом с постоянно активной формой RhoA, становились остеобластами, тогда как те, что были инфицированы доминантно-негативной RhoA формировали адипоциты. Напротив, доминантно-негативный RhoA блокировал остеогенез, который индуцировался помещением клеток в остеогенную среду, и способствовал этим клеткам воспринять адипогенную судьбу; а постоянно активный RhoA ингибировал образование адипоцитов в клетках, которые помещали в адипогенную среду и передетерминировал их в остеобласты. Итак, RhoA м. замещать передачу сигналов растворимым фактором, но это зависит от его способности влиять на цитоскелет - разрушая актиновый цитоскелет, ингибируя ROCK, или миозин, устраняя способность конституитивно активного RhoA индуцировать остеогенез.

Но манипуляции с передачей сигналов RhoA не вызывают сходным образом перенаправления предетерминации hMSC в ответ на форму клетки. Клетки, которые помещались на малые островки, и которые, следовательно, были округлыми и д.б. стать адипоцитами, не могли быть переубеждены стать остеобластами, после инфекции конституитивно активным RhoA, в то время как адипогенез блокировалися просто индукцией распластывания клеток, даже когда экспрессировался доминантно-негативный RhoA. Итак, в этом случае и форма клеток и активность RhoA необходимы, чтобы специфицировать судьбу клеток hMSC. Напротив, постоянно активный ROCK , по-видимому, способен контролировать судьбу клеток независимо от их формы, это указывает на то, что ROCK функционирует ниже и растворимых факторов и формы клеток в регуляции предопределения hMSC.