基底剛度對細(xì)胞骨架蛋白與細(xì)胞彈性模量的調(diào)節(jié)作用.pdf

1、細(xì)胞外基質(zhì)是一個復(fù)雜的大分子網(wǎng)絡(luò)，具有獨特的物理特性、生物化學(xué)特性和力學(xué)特性，這些性質(zhì)能夠直接或間接地影響細(xì)胞的生物學(xué)行為，成為正常組織發(fā)育必不可少的因素。當(dāng)細(xì)胞外基質(zhì)的代謝發(fā)生異常時，細(xì)胞外基質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性發(fā)生改變，同時伴隨一些疾病的發(fā)生。例如組織的纖維化、癌細(xì)胞的增殖、遷移、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換等。由此可見細(xì)胞所處的微環(huán)境剛度在癌癥的產(chǎn)生、遷移和惡化過程中起重要作用，研究癌細(xì)胞如何感知周圍組織剛度以及對硬度的響應(yīng)規(guī)律，能夠為應(yīng)對癌癥

2、的產(chǎn)生機(jī)制提供有價值的參考，并協(xié)助改進(jìn)治療方案。
　　本文主要研究不同剛度的基底對于細(xì)胞生物力學(xué)特性的影響。采用具有良好生物兼容性的水溶性聚合物——聚丙烯酰胺水凝膠，作為模擬細(xì)胞外環(huán)境的培養(yǎng)基底。通過調(diào)節(jié)丙烯酰胺和甲叉雙丙烯酰胺的比例，制備不同剛度的彈性基底。把處于對數(shù)生長期的宮頸癌細(xì)胞接種到1KPa、10KPa、150KPa的聚丙烯酰胺水凝膠基底上，進(jìn)行24-48小時的培養(yǎng)，對培養(yǎng)后的宮頸癌細(xì)胞進(jìn)行以下實驗，觀測基底硬度對細(xì)胞生

3、物力學(xué)行為特性的影響：
　?。?）測量細(xì)胞骨架中分子馬達(dá)蛋白——肌球蛋白Ⅱ的分布與運動速率。將宮頸癌細(xì)胞穩(wěn)定轉(zhuǎn)染熒光肌球蛋白Ⅱ，利用激光共聚焦顯微鏡測定三種剛度基底上生長的宮頸癌細(xì)胞熒光肌球蛋白Ⅱ沿細(xì)胞長軸的熒光分布；運用熒光漂白恢復(fù)技術(shù)，測定熒光肌球蛋白Ⅱ在細(xì)胞末端的恢復(fù)速率。
　　（2）測量肌動蛋白纖維在整個細(xì)胞內(nèi)的分布情況。使用Phalloidin-Tetramethylrhodamine B Isothiocyana

4、te對宮頸癌細(xì)胞肌動蛋白纖維進(jìn)行熒光染色，測定三種剛度上培養(yǎng)的宮頸癌細(xì)胞肌動蛋白纖維的分布。
　?。?）采用微管吸吮技術(shù)，結(jié)合半無限體模型，測定單個宮頸癌細(xì)胞在鋪展?fàn)顟B(tài)下的細(xì)胞彈性模量。
　　結(jié)果顯示，不同硬度基底上生長的宮頸癌細(xì)胞呈現(xiàn)出肌球蛋白Ⅱ和肌動蛋白纖維的分布差異。在軟基底上生長的宮頸癌細(xì)胞，細(xì)胞邊緣肌球蛋白Ⅱ和肌動蛋白纖維分布較少，肌球蛋白Ⅱ的運動速率較慢，細(xì)胞彈性模量降低；在較硬基底上生長的宮頸癌細(xì)胞，肌球蛋白Ⅱ