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脉动膜式张应力环境下血管平滑肌细胞的生长、增殖及重建
心血管系统中,由于心脏有节律的收缩和舒张引起动脉管壁周期性运动,血管平滑肌细胞(Vascular Smooth Muscle Cells)受到脉动式交变张应力作用.长期以来,人们认识到张应力/应变对细胞的生长、增殖及重建起着重要的作用.本文利用自行研制的脉动膜式张应力施加装置,对成年雄性SD大鼠胸主动脉血管平滑肌细胞加载,研究弹性基底膜周期性应变对血管平滑肌细胞生长与增殖的影响,并初步探讨细胞骨架重建过程中的力学响应机制.
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周期性应变对血管平滑肌细胞形态和生长的影响
目的:研究周期性应变条件下血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)形态和生长的变化.方法:利用脉动膜式张应力系统,给VSMCs施加周期性应变,运用相差显微镜、计算机图像捕获系统及图像处理分析软件观察和分析VSMCs的形态变化;用3HTdR掺入率测定法检测VSMCs的DNA合成变化.结果:VSMCs承受14%的周期性应变后,细胞发生重排并与应力加载方向垂直,细胞形态指数减小,铺展面积、周长、细胞长轴在加载6h时明显增加,12～24h逐渐减小并趋向于稳定.8%的周期性应变抑制VSMCs生长和DNA合成;14%的周期性应变使VSMCs生长和DNA的合成明显增加,24h和48h时其DNA合成分别是对照组的1.4和1.8倍.结论:周期性应变不但影响VSMC的形变,且会导致VSMCs的重排.近生理条件下的周期性应变抑制VSMCs的生长,超生理范围的应变促进VSMCs的生长.
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不同周期性应变对间充质干细胞形态变化的影响
探讨不同周期性应变对骨髓间充质干细胞(mesenchymal cells, MSCs)细胞形态变化的影响.1%、3%、10%、15% 拉伸应变(频率均为0.5 Hz)分别作用D1 细胞(间充质干细胞系) 12 h; 10 μg/ml 细胞松弛素B(Cytochalasin B ,CB)作用细胞1 h后, 设相同的条件进行平行实验;CB作用细胞1 h后, 10%应变作用细胞12 h和24 h,无CB细胞为对照,以上实验以非应变细胞做为对照.FITC-鬼笔环肽(FITC-Phalloidin )标记细胞微丝,碘化丙啶(propidium iodide , PI)标记细胞核,激光共聚焦显微镜观察细胞形态结构.1%、3%、10%、15%应变作用细胞后,细胞排列同受力方向分别呈平行、垂直、45°和平行排列;细胞微丝破坏后,细胞排列方式同非CB组相比有明显差异,细胞微丝结构发生断裂、重排.说明不同周期性应变能引起细胞形态结构改变,细胞形态的变化是细胞对应变反应的响应.
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周期性应变对血管平滑肌细胞生长的影响
为研究周期性应变对VSMCs生长的确切作用,我们利用脉动膜式张应力系统,给VSMCs施加8%,1 Hz和14%,1 Hz两种不同条件的周期性应变.用细胞计数的方法观察VSMCs的生长曲线,用3HTdR掺入率测定法检测VSMCs的DNA合成变化.结果发现:8%,1Hz的周期性应变抑制VSMCs生长和DNA合成;14%,1 Hz的周期性应变VSMCs生长和DNA的合成明显增加,24 h和48 h其DNA合成分别是对照组的1.4和1.8倍.结果表明近生理条件下的周期性应变抑制VSMCs的生长,超生理范围的应变促进VSMCs的生长.
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周期性应变诱导血管平滑肌细胞桩蛋白和踝蛋白的表达
利用脉动膜式张应力系统,给离体培养的VSMCs施加14%,1 Hz的周期性应变,免疫荧光细胞化学染色,激光共聚焦扫描显微镜观察、分析桩蛋白和踝蛋白的表达变化.结果表明,周期性应变促进VSMCs桩蛋白和踝蛋白的表达增加.说明桩蛋白和踝蛋白是周期性应变条件下VSMCs细胞内信号传递的重要信号物质.
