2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、背景:
  關(guān)節(jié)軟骨覆蓋在關(guān)節(jié)表面,是關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)正常功能的重要結(jié)構(gòu)。關(guān)節(jié)軟骨的組成成分包括軟骨細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì),細(xì)胞外基質(zhì)主要包括膠原和蛋白多糖,而細(xì)胞成分只有軟骨細(xì)胞一種。軟骨細(xì)胞可分泌新基質(zhì),并降解老化和受損的基質(zhì),以維持軟骨結(jié)構(gòu)的完整性。負(fù)重是關(guān)節(jié)軟骨的基本功能,關(guān)節(jié)負(fù)重首先使關(guān)節(jié)軟骨受到直接的壓應(yīng)力。研究顯示力學(xué)應(yīng)力可調(diào)節(jié)軟骨的基因表達(dá)。正常生理應(yīng)力可促進(jìn)軟骨表型相關(guān)基因的表達(dá)和基質(zhì)蛋白分泌。相反,異常的機(jī)械應(yīng)力(如應(yīng)力過大

2、或喪失)可誘發(fā)或促進(jìn)軟骨的退變,軟骨退變最終會(huì)導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎。雖然大量研究都證實(shí)力學(xué)應(yīng)力和軟骨有密切的關(guān)系,但是力學(xué)傳導(dǎo)的機(jī)制,即軟骨細(xì)胞如何感應(yīng)和傳導(dǎo)力學(xué)信號,仍然不明了。組蛋白去乙?;?(HDAC4)特異性地分布在腦組織、心肌組織、骨骼肌肉和軟骨組織中。敲除HDAC4的基因鼠表現(xiàn)為軟骨細(xì)胞早期、異常的肥大,和異位骨化,最終在出生前后死亡。HDAC4有一奇特能力,可在細(xì)胞核和細(xì)胞漿之間穿梭。已有的研究顯示,HDAC4在細(xì)胞核內(nèi)外的穿梭

3、對肌肉細(xì)胞分化,神經(jīng)細(xì)胞功能的發(fā)揮起著重要的調(diào)節(jié)作用。我們實(shí)驗(yàn)室以往的研究顯示,HDAC4細(xì)胞核內(nèi)外的穿梭在生長板骺軟骨細(xì)胞的分化中起決定性的調(diào)節(jié)作用。但還不清楚,機(jī)械應(yīng)力是否能誘導(dǎo)HDAC4核內(nèi)外移動(dòng)。本研究旨在觀察壓應(yīng)力對HDAC4細(xì)胞核內(nèi)外移動(dòng)的影響,及HDAC4細(xì)胞核內(nèi)外的移動(dòng)在力學(xué)調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞基因表達(dá)中的作用。
  目的:
  (1)應(yīng)用Flexcell? FX-5000?壓應(yīng)力加載系統(tǒng)對體外立體培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞施加

4、壓應(yīng)力,觀察壓應(yīng)力對軟骨細(xì)胞內(nèi)HDAC4核內(nèi)外移動(dòng)的影響。
 ?。?)應(yīng)用Flexcell? FX-5000?壓應(yīng)力加載系統(tǒng)對體外立體培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞施加壓應(yīng)力,分析壓應(yīng)力引起的HDAC4核內(nèi)外移動(dòng)對軟骨細(xì)胞基因表達(dá)的影響,探討HDAC4核內(nèi)外移動(dòng)在壓應(yīng)力調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞基因表達(dá)中的作用。
 ?。?)應(yīng)用Flexcell? FX-5000?壓應(yīng)力加載系統(tǒng)和軟骨細(xì)胞體外立體培養(yǎng),探討壓應(yīng)力誘導(dǎo)HDAC4核內(nèi)外移動(dòng)的機(jī)制,及HDAC4

5、核內(nèi)外移動(dòng)調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞基因表達(dá)的機(jī)制。
  方法:
  本課題包括以下五方面研究:
 ?。?)軟骨細(xì)胞立體培養(yǎng)及壓應(yīng)力作用時(shí)間的選擇。包括以下幾方面內(nèi)容:
  ①6天齡幼鼠(C57Bl/6)軟骨細(xì)胞的分離和體外培養(yǎng);
  ②綠色熒光蛋白(GFP)標(biāo)記的HDAC4(GFP-HDAC4)腺病毒載體的體外擴(kuò)增和轉(zhuǎn)染體外培養(yǎng)的鼠軟骨細(xì)胞;
 ?、蹖⑥D(zhuǎn)染GFP-HDAC4的軟骨細(xì)胞移至2%藻酸鹽水凝膠中,繼續(xù)立

6、體培養(yǎng);
 ?、軕?yīng)用Flexcell? FX-5000?壓應(yīng)力加載系統(tǒng),對體外立體培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞施加壓應(yīng)力,觀察不同作用時(shí)間對基因表達(dá)的影響,以選擇最佳的負(fù)載時(shí)間。
 ?。?)觀察壓應(yīng)力對軟骨細(xì)胞內(nèi)HDAC4核內(nèi)外分布的影響。主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下:
 ?、賾?yīng)用Flexcell? FX-5000?壓應(yīng)力加載系統(tǒng),對體外立體培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞施加最佳負(fù)載時(shí)間的壓應(yīng)力,應(yīng)用激光共聚焦顯微鏡觀察軟骨細(xì)胞內(nèi)HDAC4核內(nèi)外分布的變化;<

7、br> ?、趯κ芰筌浌羌?xì)胞的細(xì)胞漿蛋白和細(xì)胞核蛋白進(jìn)行分離提取,應(yīng)用west-blot分析細(xì)胞漿內(nèi)HDAC4和細(xì)胞核內(nèi)HDAC4含量在壓應(yīng)力作用前后的變化。
 ?。?)觀察壓應(yīng)力對軟骨細(xì)胞代謝、增殖及分化的影響。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下:
 ?、賾?yīng)用RT-PCR檢測軟骨細(xì)胞受到壓應(yīng)力后蛋白聚糖、II型膠原、LK1、SOX9、CDKN1A、X型膠原、MMP-13、Ihh和 Runx2基因表達(dá)的變化;
 ?、趹?yīng)用Safranin

8、-O染色評價(jià)壓應(yīng)力對軟骨細(xì)胞分泌蛋白多糖的影響,應(yīng)用west-blot評價(jià)壓應(yīng)力對軟骨細(xì)胞分泌II型膠原的影響;
  ③應(yīng)用EdU細(xì)胞增殖檢測法評價(jià)應(yīng)力對軟骨細(xì)胞增殖的影響;
 ?、苓M(jìn)一步行I型膠原和II型膠原免疫組織化學(xué)染色,評價(jià)應(yīng)力對軟骨細(xì)胞分化的作用。
 ?。?)探討壓應(yīng)力誘導(dǎo)HDAC4細(xì)胞核內(nèi)外再分布的機(jī)制。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有:
 ?、偈紫?,應(yīng)用免疫共沉淀和west-blot檢測壓應(yīng)力對軟骨細(xì)胞內(nèi)HDAC4磷酸化

9、的影響;
 ?、谌缓?,應(yīng)用蛋白磷酸酶2A(PP2A)免疫沉淀磷酸酶檢測試劑盒觀察壓應(yīng)力對PP2A活性的影響。
 ?。?)應(yīng)用PP2A抑制劑,岡田酸(Okadaic acid,OA),進(jìn)一步證實(shí)壓應(yīng)力促進(jìn)HDAC4細(xì)胞核內(nèi)外移動(dòng)是通過PP2A去磷酸化HDAC4途徑來調(diào)控的。
  又分以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn):
  ①驗(yàn)證PP2A抑制劑,OA,阻止壓應(yīng)力誘導(dǎo)的HDAC4細(xì)胞核內(nèi)移。應(yīng)用激光共聚焦顯微鏡觀察軟骨細(xì)胞內(nèi)HDAC4核內(nèi)

10、外分布的變化,分離提取受力后軟骨細(xì)胞的細(xì)胞漿蛋白和細(xì)胞核蛋白,應(yīng)用west-blot分析細(xì)胞漿HDAC4和細(xì)胞核HDAC4含量在壓應(yīng)力作用后的變化;
 ?、谧C實(shí)是否OA抑制壓應(yīng)力誘導(dǎo)的HDAC4去磷酸化。應(yīng)用HDAC4抗體對分離的軟骨細(xì)胞核、漿蛋白進(jìn)行免疫共沉淀,之后應(yīng)用抗磷酸化絲氨酸的抗體進(jìn)行west-blot檢測磷酸化的HDAC4。
 ?、蹜?yīng)用PP2A免疫沉淀磷酸酶檢測試劑盒,檢測OA是否抑制PP2A活性;
 ?、?/p>

11、應(yīng)用RT-PCR觀察OA是否抑制壓應(yīng)力誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞基因表達(dá)變化;
  ⑤應(yīng)用Hoechst33342/Propidium Iodide(PI)雙染細(xì)胞凋亡檢測試劑盒,觀察OA是否誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞死亡。
  結(jié)果:
 ?。?)軟骨細(xì)胞立體培養(yǎng)及壓應(yīng)力最佳作用時(shí)間。
  ①鼠軟骨細(xì)胞分離和體外培養(yǎng)成功;
  ②含GFP-HDAC4腺病毒載體的體外擴(kuò)增成功,并可對體外培養(yǎng)鼠軟骨細(xì)胞高效轉(zhuǎn)染;
  ③轉(zhuǎn)染GFP

12、-HDAC4的軟骨細(xì)胞在2%藻酸鹽水凝膠中立體培養(yǎng)生長良好,激光共聚焦顯微鏡觀察顯示,在2%藻酸鹽水凝膠中立體培養(yǎng)一周,軟骨細(xì)胞GFP-HDAC4的表達(dá)率約89.8%(86.9%~92.6%);
  ④應(yīng)用Flexcell? FX-5000?壓應(yīng)力加載系統(tǒng),對體外立體培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞施加壓應(yīng)力:0.5Hz正弦波形變化,0~20kPa壓應(yīng)力強(qiáng)度變化(0.5Hz,20kPa),施壓2小時(shí)和3小時(shí)時(shí)間點(diǎn)蛋白多糖和II型膠原的mRNA表達(dá)都

13、明顯增加(p<0.05),但施壓4小時(shí)后mRNA表達(dá)較3小時(shí)時(shí)間點(diǎn)減少(p<0.05),因此選擇3小時(shí)壓應(yīng)力(0.5Hz,20kPa)作為負(fù)載條件。
 ?。?)壓應(yīng)力促進(jìn)HDAC4進(jìn)入軟骨細(xì)胞核。
 ?、偌す夤簿劢癸@微鏡觀察顯示,在未受力的立體培養(yǎng)軟骨細(xì)胞中,HDAC4主要分布在細(xì)胞漿;而在受到3個(gè)小時(shí)壓應(yīng)力的軟骨細(xì)胞中,HDAC4主要分布在細(xì)胞核。比較HDAC4主要分布在細(xì)胞核內(nèi)的細(xì)胞數(shù),受應(yīng)力組明顯高于未受應(yīng)力組(P=0

14、.009)。
 ?、诿庖吖渤恋韺?shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí),細(xì)胞漿內(nèi)HDAC4蛋白含量,未受力組明顯高于受力組;而細(xì)胞核內(nèi)的HDAC4蛋白含量,受力組明顯高于未受力組。這些實(shí)驗(yàn)證實(shí),壓應(yīng)力誘導(dǎo)HDAC4從細(xì)胞漿移動(dòng)到細(xì)胞核。
 ?。?)壓應(yīng)力調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞基因表達(dá)。
 ?、賀T-PCR檢測顯示,軟骨細(xì)胞受到壓應(yīng)力后蛋白聚糖、II型膠原、LK1和SOX9的mRNA表達(dá)顯著升高(p<0.05),而CDKN1A、X型膠原、MMP-13、Ih

15、h和 Runx2的mRNA表達(dá)顯著降低(p<0.05);
 ?、赟afranin-O染色顯示,壓應(yīng)力組軟骨細(xì)胞周圍的紅染程度比對照組顯著深;west-blot檢測顯示,壓應(yīng)力組的II型膠原蛋白量明顯高于對照組;
 ?、跡dU檢測顯示,壓應(yīng)力組細(xì)胞的陽性率明顯高于對照組(P=0.0047);
 ?、苊庖呓M織化學(xué)染色顯示,壓應(yīng)力組細(xì)胞的II型膠原染色陽性,I型膠原染色陰性。以上結(jié)果證實(shí)壓應(yīng)力促進(jìn)軟骨細(xì)胞的代謝和增殖,并抑制

16、其分化。
 ?。?)壓應(yīng)力使HDAC4去磷酸化,并增加PP2A活性。
 ?、倜庖吖渤恋砗蛍est-blot檢測顯示,壓應(yīng)力可使軟骨細(xì)胞內(nèi)HDAC4去磷酸化;
 ?、赑P2A免疫沉淀磷酸酶檢測顯示,壓應(yīng)力可增加PP2A活性。
  (5)岡田酸(Okadaic acid,OA)抑制實(shí)驗(yàn)。
 ?、貽A阻止壓應(yīng)力誘導(dǎo)的HDAC4細(xì)胞核內(nèi)移。激光共聚焦顯微鏡觀察顯示,添加抑制劑OA后,軟骨細(xì)胞受到壓應(yīng)力,HDAC4仍

17、然主要分布在細(xì)胞漿。West-blot分析顯示,添加抑制劑OA后,軟骨細(xì)胞即使受到壓應(yīng)力,細(xì)胞漿和細(xì)胞核內(nèi)的HDAC4含量與未受壓應(yīng)力的對照組相比變化也不明顯;
  ②免疫共沉淀和west-blot檢測證實(shí),加抑制劑OA后壓應(yīng)力不能使HDAC4去磷酸化;
 ?、跴P2A免疫沉淀磷酸酶檢測顯示,加OA后壓應(yīng)力不能增加PP2A活性;
 ?、躌T-PCR檢測顯示,與壓應(yīng)力組比較,OA+壓應(yīng)力組中蛋白聚糖、II型膠原、LK1和

18、SOX9的mRNA表達(dá)顯著降低(p<0.05),而CDKN1A、X型膠原、MMP-13、Ihh和 Runx2的mRNA表達(dá)顯著增高(p<0.05);
  ⑤應(yīng)用Hoechst33342/Propidium Iodide(PI)雙染細(xì)胞凋亡檢測試劑盒觀察顯示,OA不誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞死亡。
  結(jié)論:
  本實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn):
 ?、賶簯?yīng)力可促進(jìn)HDAC4由細(xì)胞漿進(jìn)入細(xì)胞核;
  ②HDAC4進(jìn)入細(xì)胞核后,可調(diào)節(jié)軟骨細(xì)

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