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

1、細胞微環(huán)境中物理學(xué)因素對細胞生理功能的執(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)生等多種生命過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但是,細胞基底拓?fù)錁?gòu)型和力學(xué)加載是否及如何調(diào)節(jié)細胞染色質(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)、干細胞技術(shù)和細胞力學(xué)加載技術(shù),考察微溝槽構(gòu)型和基底力學(xué)加載對骨髓間充

2、質(zhì)干細胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)組蛋白去乙?；恼{(diào)控作用,發(fā)現(xiàn)細胞將胞外基質(zhì)的物理學(xué)信號轉(zhuǎn)化為細胞核內(nèi)的生物化學(xué)信號,進而調(diào)節(jié)染色質(zhì)構(gòu)象和基因表達的新模式,并證實骨髓間充質(zhì)干細胞能識別微環(huán)境中各向異性的力學(xué)信號。通過探索骨髓間充質(zhì)干細胞基底粘附面積、細胞骨架及細胞核形態(tài)與組蛋白去乙酰化調(diào)節(jié)過程的關(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細胞粘附面積、細胞骨架密切相關(guān),與細胞核形態(tài)變化沒

3、有直接關(guān)系。該研究對認(rèn)識機械應(yīng)變在組織重建中的作用、理解細胞中力-化學(xué)耦合過程,利用適當(dāng)?shù)臋C械刺激和基底構(gòu)型為設(shè)計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)。
　　 本文的主要研究內(nèi)容和取得的成果如下:
　　 通過微加工軟刻蝕技術(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,考察微溝槽對細胞核心組蛋白去乙酰化的調(diào)控作用。利用微加工軟刻蝕技術(shù),骨髓間充質(zhì)干細胞分別培養(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)干細胞的細胞骨架排布趨向平行溝槽方向,細胞核形態(tài)細長呈橢圓狀,核心組蛋白去乙?；富钚燥@著降低,乙?；M蛋白表達水平顯著增高。
　　 然后,力學(xué)加載情況下,考察基底各向異性力學(xué)作用對骨髓間充質(zhì)干細胞核心組蛋白去乙?；恼{(diào)控作用。將細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、伸和收縮會降低細胞核心組蛋白去乙?；富钚?平行于溝槽方向的拉伸和收縮沒有顯著影響。
　　 接著,為了進一步確定基底各向異性力學(xué)作用對細胞核心組蛋白乙?；恼{(diào)控作用,將細胞種植在微溝槽表面,通過基底加載對細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為代表檢測核心組蛋白乙酰化水平,結(jié)果顯示,垂直于溝槽方向的拉伸和收縮會顯著上調(diào)細胞核心組蛋白去乙?；富钚?平行于溝槽方向的拉伸和收縮沒有顯著影響,這與組蛋白去乙?；富钚?/p>

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)細胞核心組蛋白去乙?；富钚缘默F(xiàn)象后,對其調(diào)節(jié)機制進行考察。
　　 其一,靜態(tài)情況下,考察骨髓間充質(zhì)干細胞的基底的粘附面積與組蛋白去乙酰化酶活性的關(guān)系。我們對比了細胞種植早期和晚期時細胞與基底的粘附面積,結(jié)果表明,種植晚期細胞中組蛋白去乙?；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)和細胞松弛素D(cytochalasin D)破壞細胞的骨架系統(tǒng),結(jié)果表明,細胞骨架缺失的情況下,基底垂直方向收縮使細胞中核心組蛋白乙?；浇档?細胞骨架完整時,基底垂直方向收縮使細胞中核心組蛋白乙酰化水平升高。
　　 其三,繼續(xù)考察細胞核形態(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)干細胞種植在微溝槽膜表面,細胞受到平行或垂直于微溝槽方向的拉伸和收縮應(yīng)變,