肌肉三維組態(tài)的形成機(jī)制——以羽毛肌肉為模型的構(gòu)像研究.pdf

1、背景與目的
　　組態(tài)是自然界事物中固有的、隨機(jī)發(fā)生的秩序,組態(tài)形成的過(guò)程被稱為組態(tài)形成。組態(tài)形成的機(jī)制一直是生物學(xué)界的難題,學(xué)者們對(duì)于干細(xì)胞如何自發(fā)構(gòu)建成為組態(tài)結(jié)構(gòu)有序的組織器官知之甚少。對(duì)于肌肉組織而言,其常以肌肉群的形式存在,眾多肌肉束縱橫交織,形成了特定的三維組態(tài)結(jié)構(gòu)。然而目前對(duì)于肌肉三維組態(tài)形成機(jī)制的研究尚少,沒(méi)有明確的結(jié)論。
　　羽毛肌是一種特殊的平滑肌,其位于禽類真皮層內(nèi),連接羽毛毛囊成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。每個(gè)毛囊下方的

2、肌肉分為下降肌與提升肌,肌肉束高低交錯(cuò),形成復(fù)雜的三維組態(tài)。這種復(fù)雜的組態(tài)在胚胎時(shí)期便已形成,然而目前對(duì)于羽毛肌尚限于解剖學(xué)的研究,對(duì)于胚胎時(shí)的組態(tài)及組態(tài)形成的過(guò)程均無(wú)人知曉。
　　本研究以羽毛肌的組態(tài)形成為研究對(duì)象,旨在發(fā)現(xiàn)肌肉三維組態(tài)的形成過(guò)程,闡明組態(tài)形成的機(jī)理,從中總結(jié)出普遍的規(guī)律,給予其它類型肌肉或其它器官的組態(tài)形成的研究提供指導(dǎo)意義。
　　方法
　　本研究首先通過(guò)熒光免疫組織化學(xué)的方法全程觀察了胚胎羽毛肌從

3、無(wú)到有的發(fā)育過(guò)程;然后通過(guò)羽毛芽重排、重組及重建實(shí)驗(yàn)來(lái)闡明肌肉組態(tài)的建立與周圍環(huán)境的關(guān)系;接著通過(guò)體外皮膚培養(yǎng)及張力實(shí)驗(yàn)證明生物機(jī)械張力在肌肉組態(tài)形成中的重要作用;最后通過(guò)免疫組化及抗體中和實(shí)驗(yàn)證明整合素β1在肌肉與韌帶細(xì)胞連接過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。
　　結(jié)果與結(jié)論
　　1.熒光免疫組織化學(xué)染色發(fā)現(xiàn),羽毛肌以羽毛芽為參照點(diǎn)建立連接,不同區(qū)域的肌肉組態(tài)有很大差異,Tenascin-C(TN-C)分子表達(dá)在羽毛肌韌帶組織中。在全

4、程觀察羽毛肌三維組態(tài)的建立過(guò)程后,發(fā)現(xiàn)了以下原則:1)TN-C在羽毛芽下方有四個(gè)主要表達(dá)域,均與肌肉相連,表達(dá)域總是早于肌肉細(xì)胞出現(xiàn);2)不同的表達(dá)域的周圍發(fā)出放射狀的肌肉纖維,初始時(shí)連接位點(diǎn)不確定,率先與鄰近羽毛芽建立連接的纖維主導(dǎo)了整條肌肉的方向;3)不同的表達(dá)域發(fā)出肌纖維的時(shí)間不一致,時(shí)間上的先后順序是保證羽毛肌高低交錯(cuò)的重要因素。
　　2.熒光免疫組織化學(xué)染色發(fā)現(xiàn)在外培養(yǎng)的環(huán)境中,羽毛肌肉可以繼續(xù)發(fā)育并建立組態(tài);羽毛芽重排

5、及重組顯示,羽毛肌肉總是與鄰近的羽毛芽建立連接,羽毛芽之間的相對(duì)位置影響羽毛肌肉的連接位點(diǎn)及組態(tài);羽毛肌以個(gè)體羽毛芽為單位,其方向與極性與羽毛芽的指向保持一致;羽毛芽重建實(shí)驗(yàn)顯示,羽毛肌可以在重建皮膚中發(fā)育并建立組態(tài),羽毛肌的組態(tài)不是預(yù)先決定的,而是適應(yīng)于羽毛芽的位置及排列;羽毛芽下方的羽毛肌肉束之間可能沒(méi)有本質(zhì)上的身份差別。綜上,羽毛肌的組態(tài)形成適應(yīng)于周圍的環(huán)境。
　　3.膠原膠皮膚培養(yǎng)系統(tǒng)及張力作用系統(tǒng)可用來(lái)培養(yǎng)雞胚皮膚并施加

6、張力作用,是一種良好的研究模型;胚胎皮膚在發(fā)育中具有內(nèi)縮的趨勢(shì),正常發(fā)育中的生長(zhǎng)擴(kuò)張依賴于本身的收縮力與外張力的平衡;皮膚內(nèi)外張力的平衡影響了羽毛肌的分化及組態(tài);皮膚所受的外張力引導(dǎo)肌肉纖維生長(zhǎng)方向及分布;皮膚中分布的生物張力線影響羽毛肌肉的宏觀組態(tài);TN-C的組態(tài)受生物機(jī)械張力的調(diào)控,TN-C的表達(dá)域?yàn)榧∪饧?xì)胞提供附著位點(diǎn)。綜上,生物機(jī)械張力是羽毛肌適應(yīng)性組態(tài)建立的重要因素。
　　4.肌肉細(xì)胞表達(dá)著Integrin beta-1