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

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

2、題探究提供了一種新途徑，對于進一步弄清細胞對力的響應(yīng)、應(yīng)力纖維的方向性的重排、Rho的信號通路的機理闡明具有一定的意義。
　　主要研究工作和結(jié)果如下：
　　①機械拉伸加載裝置的加工制作
　　根據(jù)基底膜形變原理，自行研制了單軸細胞拉伸裝置。實驗裝置由控制系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、培養(yǎng)腔三大部分組成，能夠滿足對細胞加載的各種方式的單軸周期性拉伸加載方式。系統(tǒng)的綜合評價表明：該裝置運行穩(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％），拉伸時間人為控制，操作簡便，可對細胞進行不同頻率、時間和應(yīng)變大小的拉伸加載。
　　②構(gòu)建有方向性的應(yīng)力纖維活細胞模型
　　根據(jù)文獻對細胞周期加載的研究，我們對ECV-304細胞進行了周期拉伸、周期拉伸后一定時間細胞的形態(tài)變化、應(yīng)力纖維的變化進行了研究，明確了力的方向分別對細胞長徑、短徑方向上的影響，以及對應(yīng)力纖維的影響。表明了細胞在停止周期拉伸后，細胞在一定的時間內(nèi)細胞的形態(tài)和細胞內(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)建一定時間內(nèi)穩(wěn)定的有方向性的活細胞模型的方法是可靠的，是可以利用這一模型進一步的進行力對細胞取向影響的研究。
　?、蹖σ岩?guī)劃應(yīng)力纖維方向的細胞模型的靜態(tài)拉伸研究
　　我們對已規(guī)劃應(yīng)力纖維方向的細胞模型在平行應(yīng)力纖維方向施加10%的靜態(tài)拉伸，實驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)從細胞的形態(tài)觀察30min時間內(nèi)受力方向上的細胞響應(yīng)為收縮，在非受力方向上沒有明顯變化，同時檢測應(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)文獻對細胞加載的研究，結(jié)合我們自己的實驗我們對這一現(xiàn)象的成因解釋為：一、由于基底的過大形變拉伸導致粘著結(jié)構(gòu)同基底的脫粘附形成，使得細胞回縮，導致應(yīng)力纖維的解聚；二、由于過大的應(yīng)力通過骨架結(jié)構(gòu)傳遞到細胞內(nèi)引起了Rho的雙重相關(guān)對抗的調(diào)節(jié)機制，通過對應(yīng)力的反饋調(diào)節(jié)，使得應(yīng)力纖維的解聚，使得細胞回縮。
　?、躌ho蛋白在細胞內(nèi)表達探究
　　通過免疫熒光實驗對靜態(tài)、周期拉伸情況下

6、的細胞多次實驗取樣研究細胞內(nèi)Rho的表達，我們發(fā)現(xiàn)Rho蛋白在細胞的細胞質(zhì)和細胞核區(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)細胞內(nèi)的Rho蛋白的免疫熒光強度較弱，我們利用圖象處理軟件Quantity One軟件檢測細胞內(nèi)的光密度值進行了統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)周期拉伸后細胞內(nèi)的Rho蛋白熒光強度上升,經(jīng)T檢驗,P<0.01有顯著的差異，表明經(jīng)過周期拉伸后細胞內(nèi)的Rho蛋白總量上升。由于細胞內(nèi)有非特異性的染色結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在核區(qū)對