小鼠骨髓干細(xì)胞力學(xué)特性研究.pdf

1、骨髓干細(xì)胞是骨髓來源的多潛能細(xì)胞，在適當(dāng)?shù)臈l件下可以進(jìn)行擴(kuò)增，并保持向一系列組織譜系分化的潛能，如成脂細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、肝細(xì)胞等。在誘導(dǎo)分化過程中細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能均會(huì)發(fā)生變化，分化后的骨髓干細(xì)胞形態(tài)呈長梭形或橢圓形，用染色劑或抗體可以檢驗(yàn)其誘導(dǎo)分化情況。這些研究成果使得科學(xué)家們開始廣泛關(guān)注骨髓干細(xì)胞的應(yīng)用價(jià)值。在分化過程中，干細(xì)胞的形態(tài)和力學(xué)特性伴隨著調(diào)控機(jī)制和信號(hào)傳導(dǎo)的作用也隨之變化，這些變化體現(xiàn)在細(xì)胞體積、骨架結(jié)構(gòu)、微絲形態(tài)及

2、牽引力的大小和分布上。但目前關(guān)于骨髓干細(xì)胞分化過程中力學(xué)特性變化的研究還非常有限，我們?cè)噲D通過觀察骨髓干細(xì)胞在誘導(dǎo)分化過程中的牽引力變化，探索干細(xì)胞在分化過程中力學(xué)特性的變化規(guī)律和機(jī)制。
　　細(xì)胞牽引力（Cell Traction Forces, CTFs）是骨髓干細(xì)胞最為重要的力學(xué)參數(shù)之一。細(xì)胞中肌動(dòng)球蛋白的相互作用和肌動(dòng)蛋白的聚合作用使細(xì)胞產(chǎn)生力，并通過黏著斑施加到細(xì)胞外基質(zhì)上，從而產(chǎn)生細(xì)胞牽引力。此前研究發(fā)現(xiàn)：人體細(xì)胞癌變過

3、程中細(xì)胞牽引力呈現(xiàn)變小趨勢，Pinch-3蛋白缺失的細(xì)胞其牽引力也明顯下降。此外，細(xì)胞牽引力受細(xì)胞內(nèi)調(diào)控因子的控制，如平滑肌肌動(dòng)蛋白（Smooth Muscle Actin，SMA）。因此本試驗(yàn)選擇小鼠骨髓干細(xì)胞作為試驗(yàn)材料，應(yīng)用顯微鏡追蹤法（Cell traction force Microscopy，CTFM）為手段，對(duì)干細(xì)胞成脂和成骨誘導(dǎo)分化前后的CTFs及其相關(guān)蛋白和微絲骨架進(jìn)行觀察研究和分析，旨在探究干細(xì)胞分化過程中的力學(xué)特性

4、演變規(guī)律和機(jī)制。
　　目的：通過對(duì)小鼠骨髓干細(xì)胞成脂及成骨誘導(dǎo)分化前后細(xì)胞牽引力、SMA蛋白及細(xì)微絲骨架相應(yīng)變化的觀測、分析，比較細(xì)胞成脂、成骨誘導(dǎo)分化前后的力學(xué)特性變化情況，探究小鼠骨髓干細(xì)胞在成脂、成骨誘導(dǎo)分化過程中的力學(xué)特性演變規(guī)律。
　　方法與結(jié)論：
　　1.細(xì)胞的獲取與增殖。取小鼠股骨及脛骨骨髓，利用差速貼壁法聯(lián)合24小時(shí)首次換液法分離出小鼠骨髓干細(xì)胞。恒溫恒CO2培養(yǎng)并傳代，培養(yǎng)至濃度適中時(shí)留作實(shí)驗(yàn)備用。<

5、br>　　2．顯微鏡追蹤法測算成脂及成骨誘導(dǎo)分化前后的牽引力分布情況、最大位移、牽引力最大值、均方根牽引力等數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示：細(xì)胞經(jīng)成脂誘導(dǎo)分化后CTFs呈明顯增大趨勢，增大約32％。成骨誘導(dǎo)分化后CTFs也呈增大的趨勢，且較成脂誘導(dǎo)分化后增大明顯，增大約48%。表明干細(xì)胞分化過程與CTFs密切相關(guān)。
　　3.熒光抗體染色法觀察分析細(xì)胞成脂、成骨誘導(dǎo)分化前后單細(xì)胞SMA蛋白含量的變化。結(jié)果顯示：細(xì)胞成脂及成骨誘導(dǎo)分化后細(xì)胞染色亮度均

6、高于分化前，說明成脂及成骨誘導(dǎo)分化后SMA蛋白的含量均升高，且成骨誘導(dǎo)分化后SMA蛋白的含量高于成脂誘導(dǎo)分化后SMA蛋白的含量。
　　4.羅丹明-鬼筆環(huán)肽染色法檢測細(xì)胞成脂、成骨誘導(dǎo)分化前后細(xì)胞微絲骨架的變化。結(jié)果顯示：細(xì)胞成脂及成骨誘導(dǎo)分化后亮度均降低，說明微絲變細(xì)，著色變淺，排布稀疏且相對(duì)不規(guī)則。成脂誘導(dǎo)分化較成骨誘導(dǎo)分化變化程度低。
　　5.蛋白質(zhì)印跡法檢測成脂、成骨誘導(dǎo)分化前后一定量細(xì)胞中總SMA蛋白的含量。結(jié)果顯示