關(guān)于E-選擇素-PSGL-1介導(dǎo)的流動(dòng)增強(qiáng)型細(xì)胞滾動(dòng)粘附問(wèn)題的研究.pdf

1、流動(dòng)增強(qiáng)型粘附受到粘附分子與環(huán)境剪切力的雙重調(diào)制。揭示其中的分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)制，對(duì)于深入了解白細(xì)胞如何在血流剪切作用下到達(dá)炎癥部位，啟動(dòng)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，以及與此相關(guān)的生理和病理過(guò)程，相應(yīng)抗炎、抗腫瘤等藥物的設(shè)計(jì)，均具重要意義。本論文以免疫分子系統(tǒng)(E—選擇子/PSGL-1)調(diào)控的HL—60細(xì)胞粘附為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，采用流?dòng)腔實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段，研究了流動(dòng)增強(qiáng)型粘附過(guò)程中的二維反應(yīng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。主要內(nèi)容包括以下三個(gè)方面： 一、對(duì)E—選擇素與PSG

2、L-1相互作用介導(dǎo)的流動(dòng)增強(qiáng)型粘附的動(dòng)力學(xué)機(jī)制進(jìn)行了全面的研究。首先，通過(guò)加入3％右旋糖苷提高溶液粘性1.69倍，結(jié)果表明：不同粘性溶液下細(xì)胞的滾動(dòng)速度與剪應(yīng)力相關(guān)，而不依賴(lài)剪切率；另外，采用多聚甲醛固定細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)固定前后細(xì)胞的滾動(dòng)速度變化很小，由此排除了剪切率輸運(yùn)和細(xì)胞形變通過(guò)提高正反應(yīng)速率來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞滾動(dòng)的可能性；其次，測(cè)定了瞬時(shí)粘附細(xì)胞的生存時(shí)間，結(jié)果表明生存時(shí)間隨剪應(yīng)力的單調(diào)增大呈現(xiàn)出先增大后減小趨勢(shì)。當(dāng)剪應(yīng)力為0.35 dyn/

3、c㎡時(shí)，瞬時(shí)粘附的生存時(shí)間達(dá)到最大值；進(jìn)而，利用一階解離動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)生存時(shí)間大于等于時(shí)間t的細(xì)胞數(shù)目對(duì)t作圖，線(xiàn)性擬合得到斜率的負(fù)值：即逆反應(yīng)速率(koff)。結(jié)果表明逆反應(yīng)速率隨剪切力的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。這一曲線(xiàn)與生存時(shí)間曲線(xiàn)存在互補(bǔ)關(guān)系，卻跟滾動(dòng)速度的趨勢(shì)一致。最后，對(duì)由雙鍵或多鍵介導(dǎo)的細(xì)胞滾動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了滾動(dòng)步態(tài)分析，用停留—行走模式定量描述了細(xì)胞的滾動(dòng)行為，所用參數(shù)包括平均停留時(shí)間、平均行走時(shí)間、停留頻率、停留時(shí)間比率

4、和行走時(shí)間比率，結(jié)果表明平均停留時(shí)間作為重要的描述參數(shù)，其曲線(xiàn)與單鍵的生存時(shí)間曲線(xiàn)趨勢(shì)一致，并與滾動(dòng)的平均速度趨勢(shì)相反。通過(guò)以上的分析，研究證實(shí)了E—選擇素介導(dǎo)的流動(dòng)增強(qiáng)型滾動(dòng)粘附的逆鎖鍵機(jī)制，即力的作用降低了分子鍵的解離速率，從而增加了分子鍵的生存時(shí)間，使細(xì)胞的滾動(dòng)更穩(wěn)定。 二、首次采用倒置流動(dòng)腔技術(shù)，比較研究了細(xì)胞在正置和倒置方向下的滾動(dòng)特性。結(jié)果表明，無(wú)論重力的作用是使粘附細(xì)胞趨向于離開(kāi)還是接近流動(dòng)腔的壁面，由E—選擇素介

5、導(dǎo)HL—60細(xì)胞的滾動(dòng)粘附過(guò)程，均受到粘附分子間力—化學(xué)偶聯(lián)相互作用的調(diào)控，呈現(xiàn)由“逆鎖鍵”介導(dǎo)的流動(dòng)增強(qiáng)型細(xì)胞粘附滾動(dòng)現(xiàn)象；相較于沉降使細(xì)胞趨向于壁面的情形，當(dāng)沉降使粘附細(xì)胞趨向于離開(kāi)流動(dòng)腔的壁面之時(shí)，細(xì)胞的沉降效應(yīng)，不會(huì)影響剪應(yīng)力閾值的大小，但將使得細(xì)胞的滾動(dòng)更為穩(wěn)定，延長(zhǎng)細(xì)胞停留時(shí)間，進(jìn)而降低細(xì)胞的滾動(dòng)速度；偏離剪應(yīng)力閾值越遠(yuǎn)，細(xì)胞沉降的效應(yīng)越顯著。由此顯示，上述細(xì)胞沉降效應(yīng)，可能源于細(xì)胞粘附事件的“沉降篩選”機(jī)制與粘附分子間力—

6、化學(xué)偶聯(lián)相互作用的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。 三、首次測(cè)定了滾動(dòng)粘附細(xì)胞的解離率常數(shù)koff(RA)，用于描述重力和水動(dòng)力耦合作用下細(xì)胞的解離過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，由粘附分子介導(dǎo)的滾動(dòng)過(guò)程，若最后的粘附鍵解離，新鍵未能形成之時(shí)，滾動(dòng)細(xì)胞解離，重力沉降作用使之遠(yuǎn)離壁面并被流體帶走。在其中，重力并不直接影響細(xì)胞滾動(dòng)，但通過(guò)沉降作用對(duì)細(xì)胞解離起到一定的作用。流動(dòng)腔在倒置方向下能防止新細(xì)胞的粘附和解離細(xì)胞的再次粘附?？蓽y(cè)得細(xì)胞解離的時(shí)間，轉(zhuǎn)換為細(xì)胞保持粘附