構(gòu)建有方向性的應(yīng)力纖維細(xì)胞模型探究基底加載對細(xì)胞形態(tài)、應(yīng)力纖維及Rho蛋白影響.pdf

1、基底狀態(tài)對細(xì)胞的生長有巨大的影響，細(xì)胞的形態(tài)決定細(xì)胞的生死，因此細(xì)胞的力信號一直是目前的熱點(diǎn)問題，對于細(xì)胞的力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)目前的研究分別從力信號和化學(xué)信號兩大方面進(jìn)行了研究，但目前都沒有十分確切的理論對力信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)做出完整的解釋，本文就細(xì)胞骨架對力信號的響應(yīng)方面通過構(gòu)建有方向性的應(yīng)力纖維活細(xì)胞模型研究了拉伸對細(xì)胞骨架的影響，同時(shí)對與骨架調(diào)整相關(guān)的Rho蛋白在力加載的條件下在細(xì)胞內(nèi)的分布進(jìn)行了初步的探究。本文的研究結(jié)果為研究細(xì)胞與力的方向問

2、題探究提供了一種新途徑，對于進(jìn)一步弄清細(xì)胞對力的響應(yīng)、應(yīng)力纖維的方向性的重排、Rho的信號通路的機(jī)理闡明具有一定的意義。
　　主要研究工作和結(jié)果如下：
　?、贆C(jī)械拉伸加載裝置的加工制作
　　根據(jù)基底膜形變原理，自行研制了單軸細(xì)胞拉伸裝置。實(shí)驗(yàn)裝置由控制系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、培養(yǎng)腔三大部分組成，能夠滿足對細(xì)胞加載的各種方式的單軸周期性拉伸加載方式。系統(tǒng)的綜合評價(jià)表明：該裝置運(yùn)行穩(wěn)定，溫度可控，拉伸頻率及應(yīng)變大小可調(diào)（頻率范圍0

3、.01-1.5HZ，應(yīng)變范圍0-50％），拉伸時(shí)間人為控制，操作簡便，可對細(xì)胞進(jìn)行不同頻率、時(shí)間和應(yīng)變大小的拉伸加載。
　　②構(gòu)建有方向性的應(yīng)力纖維活細(xì)胞模型
　　根據(jù)文獻(xiàn)對細(xì)胞周期加載的研究，我們對ECV-304細(xì)胞進(jìn)行了周期拉伸、周期拉伸后一定時(shí)間細(xì)胞的形態(tài)變化、應(yīng)力纖維的變化進(jìn)行了研究，明確了力的方向分別對細(xì)胞長徑、短徑方向上的影響，以及對應(yīng)力纖維的影響。表明了細(xì)胞在停止周期拉伸后，細(xì)胞在一定的時(shí)間內(nèi)細(xì)胞的形態(tài)和細(xì)胞內(nèi)

4、的應(yīng)力纖維原有的平行排步方式是可以穩(wěn)定保持的，利用周期拉伸的方式構(gòu)建一定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定的有方向性的活細(xì)胞模型的方法是可靠的，是可以利用這一模型進(jìn)一步的進(jìn)行力對細(xì)胞取向影響的研究。
　　③對已規(guī)劃應(yīng)力纖維方向的細(xì)胞模型的靜態(tài)拉伸研究
　　我們對已規(guī)劃應(yīng)力纖維方向的細(xì)胞模型在平行應(yīng)力纖維方向施加10%的靜態(tài)拉伸，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)從細(xì)胞的形態(tài)觀察30min時(shí)間內(nèi)受力方向上的細(xì)胞響應(yīng)為收縮，在非受力方向上沒有明顯變化，同時(shí)檢測應(yīng)力纖維發(fā)現(xiàn)

5、其束狀結(jié)構(gòu)逐漸消失，纖維變模糊，纖維有解聚的現(xiàn)象。依據(jù)文獻(xiàn)對細(xì)胞加載的研究，結(jié)合我們自己的實(shí)驗(yàn)我們對這一現(xiàn)象的成因解釋為：一、由于基底的過大形變拉伸導(dǎo)致粘著結(jié)構(gòu)同基底的脫粘附形成，使得細(xì)胞回縮，導(dǎo)致應(yīng)力纖維的解聚；二、由于過大的應(yīng)力通過骨架結(jié)構(gòu)傳遞到細(xì)胞內(nèi)引起了Rho的雙重相關(guān)對抗的調(diào)節(jié)機(jī)制，通過對應(yīng)力的反饋調(diào)節(jié)，使得應(yīng)力纖維的解聚，使得細(xì)胞回縮。
　?、躌ho蛋白在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)探究
　　通過免疫熒光實(shí)驗(yàn)對靜態(tài)、周期拉伸情況下

6、的細(xì)胞多次實(shí)驗(yàn)取樣研究細(xì)胞內(nèi)Rho的表達(dá)，我們發(fā)現(xiàn)Rho蛋白在細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核區(qū)域均有分布,在周期拉伸以后,這種分布沒有肉眼可辨的明顯的變化;靜態(tài)細(xì)胞內(nèi)的Rho蛋白的免疫熒光強(qiáng)度較弱，我們利用圖象處理軟件Quantity One軟件檢測細(xì)胞內(nèi)的光密度值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)周期拉伸后細(xì)胞內(nèi)的Rho蛋白熒光強(qiáng)度上升,經(jīng)T檢驗(yàn),P<0.01有顯著的差異，表明經(jīng)過周期拉伸后細(xì)胞內(nèi)的Rho蛋白總量上升。由于細(xì)胞內(nèi)有非特異性的染色結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在核區(qū)對