基底力學(xué)加載對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞組蛋白去乙?；恼{(diào)控作用.pdf

1、細(xì)胞微環(huán)境中物理學(xué)因素對(duì)細(xì)胞生理功能的執(zhí)行具有重要的意義。組蛋白去乙?；?histone deacetylases,HDAC)調(diào)控著細(xì)胞核小體中組蛋白氨基酸末端的去乙酰化作用,在染色質(zhì)構(gòu)象重塑、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、腫瘤發(fā)生等多種生命過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但是,細(xì)胞基底拓?fù)錁?gòu)型和力學(xué)加載是否及如何調(diào)節(jié)細(xì)胞染色質(zhì)構(gòu)象,是目前有待探索的領(lǐng)域。
　　 本研究結(jié)合微加工技術(shù)、干細(xì)胞技術(shù)和細(xì)胞力學(xué)加載技術(shù),考察微溝槽構(gòu)型和基底力學(xué)加載對(duì)骨髓間充

2、質(zhì)干細(xì)胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)組蛋白去乙?；恼{(diào)控作用,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞將胞外基質(zhì)的物理學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞核內(nèi)的生物化學(xué)信號(hào),進(jìn)而調(diào)節(jié)染色質(zhì)構(gòu)象和基因表達(dá)的新模式,并證實(shí)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞能識(shí)別微環(huán)境中各向異性的力學(xué)信號(hào)。通過(guò)探索骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞基底粘附面積、細(xì)胞骨架及細(xì)胞核形態(tài)與組蛋白去乙?；{(diào)節(jié)過(guò)程的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)基底構(gòu)型和力學(xué)作用調(diào)節(jié)組蛋白去乙?；c細(xì)胞粘附面積、細(xì)胞骨架密切相關(guān),與細(xì)胞核形態(tài)變化沒(méi)

3、有直接關(guān)系。該研究對(duì)認(rèn)識(shí)機(jī)械應(yīng)變?cè)诮M織重建中的作用、理解細(xì)胞中力-化學(xué)耦合過(guò)程,利用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械刺激和基底構(gòu)型為設(shè)計(jì)組織工程韌帶和制作更科學(xué)的生物反應(yīng)器提供新的理論基礎(chǔ)。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容和取得的成果如下:
　　 通過(guò)微加工軟刻蝕技術(shù),制備兩種表面構(gòu)型的基底:平板構(gòu)型和平行微溝槽構(gòu)型。首先,靜態(tài)情況下,考察微溝槽對(duì)細(xì)胞核心組蛋白去乙?；恼{(diào)控作用。利用微加工軟刻蝕技術(shù),骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分別培養(yǎng)在兩種構(gòu)型的膜表面,結(jié)

4、果顯示,與平板構(gòu)型相比,微溝槽構(gòu)型上骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞骨架排布趨向平行溝槽方向,細(xì)胞核形態(tài)細(xì)長(zhǎng)呈橢圓狀,核心組蛋白去乙酰化酶活性顯著降低,乙?；M蛋白表達(dá)水平顯著增高。
　　 然后,力學(xué)加載情況下,考察基底各向異性力學(xué)作用對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞核心組蛋白去乙?；恼{(diào)控作用。將細(xì)胞種植在微溝槽基底表面,基底施加平行或垂直于微溝槽方向的加載,細(xì)胞分別受到不同方向的拉伸或收縮作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這四種類型的基底加載方式,垂直于溝槽方向的拉

5、伸和收縮會(huì)降低細(xì)胞核心組蛋白去乙?；富钚?平行于溝槽方向的拉伸和收縮沒(méi)有顯著影響。
　　 接著,為了進(jìn)一步確定基底各向異性力學(xué)作用對(duì)細(xì)胞核心組蛋白乙?；恼{(diào)控作用,將細(xì)胞種植在微溝槽表面,通過(guò)基底加載對(duì)細(xì)胞施加平行或垂直于微溝槽方向的拉伸和收縮,以組蛋白H3為代表檢測(cè)核心組蛋白乙?；?結(jié)果顯示,垂直于溝槽方向的拉伸和收縮會(huì)顯著上調(diào)細(xì)胞核心組蛋白去乙?；富钚?平行于溝槽方向的拉伸和收縮沒(méi)有顯著影響,這與組蛋白去乙酰化酶活性

6、的變化結(jié)果保持一致。
　　 發(fā)現(xiàn)以上基底力學(xué)作用調(diào)節(jié)細(xì)胞核心組蛋白去乙?；富钚缘默F(xiàn)象后,對(duì)其調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行考察。
　　 其一,靜態(tài)情況下,考察骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的基底的粘附面積與組蛋白去乙酰化酶活性的關(guān)系。我們對(duì)比了細(xì)胞種植早期和晚期時(shí)細(xì)胞與基底的粘附面積,結(jié)果表明,種植晚期細(xì)胞中組蛋白去乙?；富钚越档?伴隨著與基底的粘附面積增大。
　　 其二,基底加載情況下,考察骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的骨架系統(tǒng)與基底力學(xué)作用調(diào)節(jié)核心

7、組蛋白乙?；年P(guān)系。利用秋水仙素(cochicine)和細(xì)胞松弛素D(cytochalasin D)破壞細(xì)胞的骨架系統(tǒng),結(jié)果表明,細(xì)胞骨架缺失的情況下,基底垂直方向收縮使細(xì)胞中核心組蛋白乙?；浇档?細(xì)胞骨架完整時(shí),基底垂直方向收縮使細(xì)胞中核心組蛋白乙?；缴摺?br>　　 其三,繼續(xù)考察細(xì)胞核形態(tài)變化與基底力學(xué)作用調(diào)節(jié)核心組蛋白乙?；年P(guān)系。將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞種植在微溝槽膜表面,細(xì)胞受到平行或垂直于微溝槽方向的拉伸和收縮應(yīng)變,