首页 > 文献资料
-
β-连环蛋白介导流体剪切力对成骨细胞增殖影响的实验研究
目的 探讨β-连环蛋白(β-catenin)和细胞周期素D1(cyclin D1)在流体剪切力促进小鼠胚胎成骨细胞系MC3T3-E1细胞增殖过程中的作用.方法 通过流体小室系统对体外培养成骨细胞爬片施加不同强度及时间梯度的流体剪切力,应用免疫荧光双标记法检测不同大小及时间流体剪切力作用下体外培养MC3T3-E1细胞中β-catenin及cyclin D1的表达;利用流式细胞技术检测增殖指数,分析β-catenin介导下流体剪切力对MC3T3-E1细胞G1→S期转化的影响.结果 中等大小的流体剪切力(12 dyn/cm2)作用下MC3T3-E1细胞中β-catenin及cyclin D1的表达较静置组、低应力组(6 dyn/cm2)和高应力组(18 dyn/cm2)明显增多(F=4.26,P=0.022;F=6.59,P=0.004),增殖指数也显著升高(F=5.84,P=0.037),且β-catenin与cyclin D1的表达呈正相关关系(r=0.65,P<0.05).结论 流体剪切力通过引起β-catenin在胞浆内积聚,进而核转位发挥转录因子的作用,引起目标蛋白cyclin D1表达增加,在G1→S期转化过程中发挥了重要作用.中等大小的流体剪切力有显著促进细胞增殖作用.
-
模拟失重对流体剪切应力诱导成骨细胞环氧合酶-2表达的影响
目的探讨模拟失重对成骨细胞力学信号转导功能的影响.方法体外传代培养的大鼠乳鼠颅骨成骨细胞分为两组,一组置于回转器中培养,另一组则在地面重力环境下培养.60 h后,将成骨细胞置于流室系统中进行刺激实验.流体剪切应力(FSS)分别为0.5 Pa和1.5 Pa,作用时间分别为30 min和60 min.其后进行免疫组化染色和图像分析.结果在1 G组,相同时间不同水平FSS作用诱导的环氧合酶-2(COX-2)蛋白表达无显著差异,FSS作用30 min与60 min所诱导的COX-2蛋白表达差异有显著性意义(P<0.01);模拟失重环境下COX-2蛋白表达发生下调性变化,仅在1.5 Pa FSS作用60 min的成骨细胞中检测到蛋白表达.相同时间和FSS下,模拟失重组与1 G 组COX-2蛋白表达水平的差异有显著性意义(P<0.01).结论模拟失重时成骨细胞的力学信号转导功能发生了显著的下调性改变.
-
模拟失重对流体剪切应力致大鼠颅骨成骨细胞PGE2分泌的影响
目的为探讨失重环境对骨骼细胞的力学信号转导功能的影响,细胞这种功能的变化在失重性骨质稀少中的作用,以及空间飞行锻炼效果不良与之的关系.观察了模拟失重对流体剪切应力致大鼠成骨细胞PGE2分泌的影响.方法传代培养的大鼠乳鼠颅骨成骨细胞分为两组,一组在地面重力环境下培养,另一组则置于回转器中培养60 h.然后,将成骨细胞置于流体槽中给予0.5 Pa或1.5 Pa的流体剪切应力作用1 h,检测细胞分泌前列腺素E2的变化.结果在1 G重力环境下培养的成骨细胞中,在一定的时间范围内(5～60 min),细胞PGE2的分泌反应随剪切应力作用时间的延长而显著增强(P＜0.01);而在一定的剪切应力范围内(0.5～1.5 Pa),细胞PGE2的分泌反应与应力水平无明显关系,即不随剪切应力的大小而改变(P＞0.05).与之相比,模拟失重环境下培养的成骨细胞对剪切应力的反应性下降,即0.5 Pa应力作用下无PGE2的分泌反应(P＜0.01),1.5 Pa应力作用下PGE2的分泌延缓并且分泌水平下降(P＜0.01).结论成骨细胞对流体剪切应力的反应性在模拟失重环境下有下调性改变.
-
流体剪切应力对人骨肉瘤成骨样MG-63细胞Cbfα1基因表达的影响
目的观察流体剪切应力(FSS)对人骨肉瘤成骨样细胞(MG-63)Cbfα1基因表达的影响.方法对MG-63骨肉瘤细胞进行培养,传代60 h后,将细胞置于流室系统中进行应力刺激实验.FSS分为0.5 Pa和1.5 Pa两个水平,每个水平下作用时间分别为15 min、30 min和60 min.提取细胞总RNA,进行反转录PCR,检测细胞内Cbfα1 mRNA的表达,并计算与内参照GAPDH mRNA的比值.结果与对照组相比,FSS 作用组的Cbfα1 mRNA的表达在30 min和60 min均显著增强,且在一定的时间范围内(15～60 min),Cbfα1 mRNA的表达水平随着作用时间的延长、应力水平的增加而增强,在30 min和60 min的变化具有显著性意义(P<0.01).结论 FSS可以促进成骨细胞内Cbfα1的表达.
-
流体剪切应力对模拟微重力下MG-63细胞骨架系统的影响
目的 观察水平回转模拟微重力( modeled microgravity,MMG)后人骨肉瘤MG-63细胞受流体剪切应力(flow shear stress,FSS)作用后细胞骨架的改变,探讨模拟微重力情况下骨质丢失的细胞学机制.方法 MG-63成骨细胞采用回转器水平回转培养48 h模拟微重力效应,同时设静止培养为对照组.之后,细胞随机分为两组,一组利用流室系统实施FSS,FSS设为1.5 Pa,作用时间60 min,另一组无FSS作用.细胞经过免疫荧光染色后,激光共聚焦显微镜观察细胞骨架系统的变化.结果 FSS作用后,MG-63细胞微丝和微管的形态和分布均发生变化,微丝可见多束状排列,荧光强度增强,出现粗的应力纤维；微管可见其极性中心移向细胞质外缘,细胞外层荧光量加重,有少量束状结构出现.MMG后,MG-63细胞的细胞骨架发生解聚和重排,微丝向核周集聚；微管发生断裂,变短,弯曲等变化.MMG后,再给予FSS刺激,微丝未能形成应力纤维,仅见微丝、微管在应力方向有拉长.结论 1.5 Pa,60 min流体剪切应力未能在回转模拟微重力后成骨细胞内诱导形成应力纤维.
-
流体剪切应力对EA.Hy926细胞IL-8基因表达的影响
目的 探讨流体剪切应力作用下,人内皮细胞株EA.Hy926细胞白细胞介素-8(interleukin-8,IL-8)基因的表达规律.方法 观察体外培养的人内皮细胞株EA.Hy926细胞的生长形态,检测EA.Hy926细胞Ⅷ因子相关抗原以及Weibel-Palade小体的表达情况,并以低剪切应力(0.420 Pa)作用于人内皮细胞株EA.Hy926细胞,定量RT-PCR检测IL-8 mRNA的表达情况.结果 EA.Hy926细胞在体外生长特性类似于人脐静脉内皮细胞,并表达内皮细胞特征性的Ⅷ因子相关抗原以及Weibel-Palade小体,与未受剪切应力对照组相比,1 h时 IL-8 mRNA表达量明显增加,2 h时IL-8 mRNA表达量至峰值,3 h后随着剪切应力作用时间的延长,IL-8 mRNA表达量逐渐下降.直至实验结束(12 h),IL-8 mRNA表达量仍高于未受应力对照组.不同流体剪切应力水平(0.182、0.420、1.000、1.640 Pa)作用人内皮细胞株EA.Hy926细胞2 h后,IL-8 mRNA 的表达与剪切应力作用强度呈反变关系.结论 流体剪切应力可以诱导人内皮细胞株EA.Hy926细胞表达IL-8,并且这一表达规律与人脐静脉内皮细胞相似,EA.Hy926细胞可作为研究流体剪切应力影响内皮细胞IL-8表达研究的细胞源.
-
模拟失重对流体剪切应力诱导MG-63细胞ERK2激活的影响
目的 研究成骨细胞力学信号转导功能中酪氨酸磷酸结合结构域适应蛋白(Shc)和细胞外信号调节蛋白激酶(ERK2)的关系,并观察模拟失重条件下流体剪切应力(FSS)诱导ERK2活性的变化,以期从信号转导水平探讨模拟失重对成骨细胞力学信号转导功能的影响.方法 将负性缺失突变体质粒Shc-SH2和活性ERK质粒Myc-ERK2共同转染入MG-63细胞中,同时将真核表达载体pcDNA3和Myc-ERK2也共同转染入MG-63细胞中作为转染平行对照组,对转染细胞进行1.5 Pa流体剪切应力处理15 min.利用回转器模拟失重60 h,对转染细胞进行1.5 Pa FSS处理15 min.结果 在转染平行对照组中,FSS组中的Myc-ERK2的活性显著升高;在Shc-SH2转染组中,Myc-ERK2的活性与转染平行对照组相比显著降低(P＜0.05),在FSS组中未见Myc-ERK2活性的变化.转染了真核表达载体pcDNA3和Myc-ERK2的细胞在模拟失重条件培养及FSS作用15 min后,Myc-ERK2的活性升高,但与未进行模拟失重的对照组相比,Myc-ERK2的活性显著降低(P＜0.05).结论 在力学信号转导通路中,Shc可以介导力学信号以激活ERK2.模拟失重对细胞的力学信号转导功能具有不良影响.
-
流体剪切应力对模拟失重条件下MG-63成骨样细胞Cbfα1表达的影响
目的 观察模拟失重条件下培养的人骨肉瘤MG-63成骨样细胞受流体剪切应力(FSS)作用后核心结合因子α1(Cbfα1)表达的改变,初步探讨失重情况下骨质减少的可能机制.方法 MG-63成骨样细胞传代于25 mI培养瓶中,培养24 h后细胞被随机分为模拟失重组和1 G组(每组又下设立FSS作用组和无FSS作用组).48 h后,将细胞置于流室系统中进行刺激实验.FSS强度设为0.5 Pa,作用时间分别为15、30和60 min.其后提取细胞总RNA,进行反转录PCR,检测细胞内Cbfα1 mRNA的表达,并计算与内参照GAPDH mRNA的比值.同时提取细胞总蛋白,Western Blotting检测Cbfα1蛋白的表达.结果 和无FSS作用组相比,FSS作用组的Cbfα1的表达在30 min和60 min均显著增强,且在一定的时间范围内(15～60 min)Cbfα1的表达水平随着作用时间的延长而增加.和1 G组相比,模拟失重组的Cbfα1表达水平降低,在30 min、60 min时有显著的统计学意义.结论 FSS可以促进MG-63成骨样细胞内Cbfα1的表达,模拟失重可显著抑制FSS对MG-63成骨样细胞内Cbfα1表达的诱导作用.
-
流体剪切应力诱导内皮细胞迁移的力学-化学信号途径
内皮细胞在流体剪切应力作用下进行迁移运动,与机体多种生理病理过程密切相关,也是近年来国内外研究的热点问题.在力学刺激作用下,内皮细胞发生形态学改变、表面受体重新分布,引起一系列化学变化和信号传导.这些级联反应引起细胞形态学上的进一步变化,如极化、突起、黏附,终导致细胞的迁移运动.本文综述了流体剪切应力作用下内皮细胞迁移的形态模型及力学分析,将有助于深入了解流体剪切应力诱导内皮细胞迁移的力学-化学耦合信号传导途径的内在机理.
-
不同重力环境对流体剪切应力致成骨细胞前列腺素E2分泌的影响
目的观察不同重力环境对流体剪切应力致成骨细胞前列腺素E2(PGE2)分泌的变化,探讨重力变化对成骨细胞力学信号转导功能的影响.方法传代培养的大鼠乳鼠颅骨成骨细胞分别在1 G、3 G及模拟失重环境中培养.60 h后,将成骨细胞置于流体槽中给予0.5 Pa或1.5 Pa的流体剪切应力作用1 h,检测细胞分泌PGE2的变化. 结果在1 G重力环境下培养的成骨细胞中,在一定的时间范围内(5～60 min),细胞PGE2的分泌反应随剪切应力作用时间的延长而显著增强(P＜0.01);而在一定的剪切应力范围内(0.5～1.5 Pa),细胞PGE2的分泌反应与应力水平无明显关系,即不随剪切应力的大小而改变(P＞0.05).与之相比,模拟失重环境下培养的成骨细胞对剪切应力的反应有显著性下降(P＜0.01),0.5 Pa应力作用下无PGE2的分泌反应,1.5 Pa应力作用下虽有PGE2的分泌,但分泌延缓且水平下降(P＜0.01).3 G重力环境下,细胞对剪切应力的反应特性与1 G重力组细胞的表现相比,差异无显著性意义(P＞0.05).结论模拟失重可以导致大鼠成骨细胞力学信号转导功能的下降;3 G重力环境对成骨细胞的力学信号转导功能无显著影响.
-
不同大小钛颗粒对骨髓间充质干细胞粘附能力的影响
目的研究磨屑钛颗粒对骨髓间充质干细胞(BMSCs)粘附能力影响的可能细胞分子机制.方法选用经体外传代纯化培养后的大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs),与不同直径大小的钛颗粒悬液共孵育,再采用精准的流室系统对钛颗粒负荷的rBMSCs施加一定的流体剪切应力(FSS)后立刻固定细胞,经免疫荧光抗体染色,结合流式细胞术定量分析rBMSCs表面粘附分子表达的变化情况.同时设置相应的未经钛颗粒孵育的rBMSCs细胞为对照组细胞.结果剪切应力可明显上调rBMSCs表面粘附分子的表达.不同直径大小的钛颗粒可不同程度地抑制rBMSCs的粘附能力,颗粒越小,抑制作用越明显.结论磨屑颗粒所引起的BMSCs细胞流变学异常是人工关节无菌性松动发生的可能机制.
-
流体剪切力对成骨细胞LEF-1蛋白表达的影响
目的:探讨MC3T3-E1细胞在流体剪切力作用下LEF-1的表达.方法:通过流体剪切加载系统对MC3T3-E1爬片细胞施加12dyn/cm的流体剪切力,分别作用0h,2h,4h,8h,12h,用RT-PCR方法检测细胞受力前后LEF-1 mRNA表达的变化;应用免疫荧光双标记法检测不同时间点流体剪切力作用下MC3T3-E1细胞中的LEF-1 mRNA表达改变.结果:RT-PCR和免疫荧光双标记法的结果表明12dyn/cm 8h流体剪切力作用下的MC3T3-E1细胞LEF-1 mRNA的表达较其它各组明显增强.结论:通过流体剪切力力学刺激,激活了成骨细胞LEF-1/TCF1转录活动,LEF-1 mRNA的表达增强可能是成骨细胞经典Wnt信号通路对剪切应力的应答反应.
-
灌注型生物反应器中流速对人骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响
目的 探讨在灌注型生物反应器中,大段磷酸三钙(β-TCP)载体内不同流速对人骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,hMSCs)增殖及成骨分化的影响.方法 利用灌注型生物反应器对复合了hMSCs的大段β-TCP载体分别以3、6、9 mL/min的流速培养15 d,通过葡萄糖消耗量、细胞活力(MTT比色法)以及扫描电镜(SEM)观测细胞在载体内的增殖情况;以Real-time PCR检测成骨分化相关基因的表达.结果 各组葡萄糖的日消耗量随培养时间的延长而增加,初期9 mL/min组细胞增殖明显快于3、6 mL/min组(P＜0.001),但是灌注培养后期6 mL/min组的细胞增殖快于9、3 mL/min组(P＜0.05).灌注培养15 d后,6 mL/min组细胞活力显著高于3、9 mL/min组(P ＜0.001).SEM观察发现3组β-TCP载体内均形成复合细胞层,3 mL/min组细胞层呈疏松的簇状,6 mL/min组复合细胞层部分呈膜片状,9 mL/min组复合细胞层多数呈膜片状.在进行成骨诱导灌注培养15 d后,6、9 mL/min组碱性磷酸酶(ALP)及骨桥蛋白(OP)的表达均显著高于3 mL/min组(P＜0.01);3、6 mL/min组骨钙素(OC)的表达基本相同(P＞0.05),而9 mL/min组OC的表达量则显著高于另外两组(P ＜0.001).结论 在利用灌注型生物反应器对hMSCs进行灌注培养的早期,9 mL/min的流速有利于hMSCs的增殖,而晚期6 mL/min的流速有利于hMSCs的增殖.β-TCP载体内流体剪切应力(flow shear stress,FSS)随灌注流速的增加而增加,适当的FSS可促进细胞外基质的合成和分布,并增加成骨相关基因的表达.
-
流体剪切应力对骨细胞分子活动的影响
机械应力在骨的生长、重建过程中起着十分重要的作用.应力刺激作用于骨组织后对应力感受细胞(骨细胞、成骨细胞)产生牵张应力及流体剪切应力(FSS)刺激,进而影响细胞内相关基因的表达,在此过程中流体剪切应力占主导作用.目前FSS引起骨细胞分子活动的具体机制还不明确,细胞膜上的应力敏感离子通道、整合素-细胞骨架复合体以及缝隙连接/CX43半通道结构可能在力学信号转导过程中起重要作用,它们可能通过促分裂原活化蛋白激酶(Mitogenactivated protein kinase,MAPK)通路、蛋白激酶A/蛋白激酶C(PKA/PKC)通路、核因子κB(NFκB)通路、RhoA/Rho激酶(RohA-dependent kinase,ROCK)通路以及Ca2+通路起作用,终影响细胞生长因子、转录因子以及成骨相关基质蛋白的表达.FSS影响骨细胞分子活动的应力传导以及信号转导的确切机制仍需要进一步阐明.
关键词： 应力感受细胞 流体剪切应力 整合素-细胞骨架复合体 力学信号转导 基因表达 -
灌注式生物反应器中大段多孔磷酸三钙载体内流场分布的模拟研究
目的 对灌注式生物反应器中大段多孔磷酸三钙载体内流场分布进行模拟研究.方法 使用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法 对我们自行设计的灌注式牛物反应器中大段多孔β-TCP载体内流场分布情况进行了模拟研究,并对不同灌注速度条件下载体材料内的流体剪切应力进行了计算.结果 利用CFD方法 可以很好的模拟三维载体材料内的流场分布,并可以对载体材料内部的流体剪切应力进行计算.在我们的灌注反应体系中,3 ml/min,6 ml/min及9 ml/min灌注速度条件下载体内主要区域的流速值分别为(0.227±0.062)mm/S、(0.459±0.125)mm/s以及(0.701±0.193)mm/s,而相应的流体剪切应力值分别为5.2±1.5 mPa、10.6±3mPa以及16.2±4.6 Pa.结论 利用计算流体动力学(CFD)这一计算模型可以进行不同灌注系统之间结果 的比较及不同显微结构载体之阿结果 的比较.并且可以根据细胞实验结果 选择适于细胞分布增殖或者分化的流体剪切应力值,进而为组织工程中生物反应器的流速选择以及载体材料结构的加工提供依据.
-
流体剪切应力作用时间对鼠破骨细胞碳酸酐酶的影响
目的:观测流体剪切应力作用不同时间对鼠破骨细胞碳酸酐酶Ⅱ(CA Ⅱ)mRNA表达的影响.方法:对破骨细胞爬片施加2.9dyne/cm2的流体剪切应力,按作用时间不同分为0 min、15 min、30 min、60 min和120 min组,采用实时荧光定量PCR检测CA Ⅱ mRNA表达水平,采用SPSS 12.0软件包对数据进行单因素方差分析.结果:对照组、15min、30min、60min和120min组CA Ⅱ mRNA表达量分别为7.88±0.09、11.14±0.12、15.83±0.18、1.94±0.02和1.37±0.01(E+5个拷贝数),任何两组间均见显著性差异(P<0.05).结论:在试验条件下,随着加载时间的增加,CA Ⅱ mRNA表达水平有增加趋势,至30min组达到峰值,随后表达水平有减小趋势,推测流体剪切应力作用下CA Ⅱ mRNA表达水平存在一定时效关系,但具体作用机制有待进一步研究.
-
流体剪切应力对氧化型低密度脂蛋白诱导血管内皮细胞损伤及黏着斑重塑的影响
目的 探讨流体剪切应力对氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)导致的血管内皮细胞损伤和黏着斑重塑的影响.方法 以100 μg/mL ox-LDL诱导人脐静脉内皮细胞(HUVECs)损伤模型,构建5、25 dyne/cm2流体剪切应力,将细胞随机分为静态组、静态加ox-LDL干预组、5 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组、25 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组.采用相差显微镜观察细胞形态,检测细胞留存率,免疫荧光法检测各组黏着斑组成分子整合素-β1(Integrin-β1)、黏着斑激酶(FAK)、桩蛋白(Paxillin)的表达水平.结果 静态组细胞形态正常;静态加ox-LDL干预组内皮细胞失去了典型的形态,排列紊乱,大量脱落,内皮细胞单层完整性受损;5 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组细胞形态比静态加ox-LDL干预组有所改善,脱落有所减少,但排列仍较紊乱;25 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组细胞排列紧密,脱落较少,细胞与基质之间的黏附较为牢固.25 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组细胞留存率为95.15%±16.20 %,高于静态加ox-LDL组(80.95%±14.72 %)、5 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组(88.86%±14.23 %)(P均<0.05);静态加ox-LDL干预组、5 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组、25 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组Integrin-β1、FAK、Paxillin的荧光强度均高于静态组(P均<0.05);5 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组Integrin-β1、FAK、Paxillin荧光强度低于静态加ox-LDL干预组(P<0.05);25 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组Integrin-β1、FAK、Paxillin荧光强度低于静态加ox-LDL干预组及5 dyne/cm2流体剪切应力加ox-LDL干预组(P均<0.05).结论 ox-LDL可导致血管内皮细胞损伤、脱落和黏着斑重塑,而生理范围内较高水平的流体剪切应力能够有效地减轻黏着斑过度重塑,促进血管内皮细胞附着于基质,减轻血管内皮细胞损伤.
-
平行平板流动腔在研究人骨髓间充质干细胞流体力学方面的应用
目的探讨改良制作的平行平板流动腔在对人骨髓间充质干细胞流体力学方面的应用.方法利用改良制作的平行平板流动腔对人骨髓间充质干细胞进行流体剪切力刺激,观察细胞形态学变化及超微结构.结果经强度为3dyne/cm2的流体剪切力作用30min作用后,细胞形态发生变化,透射电镜观察提示细胞成熟.结论平行平板流动腔可以作为研究人骨髓间充质干细胞流体力学方面的模型,人骨髓间充质干细胞经流体剪切力作用后,细胞形态发生变化,显示细胞成熟.
-
骨组织中细胞外间隙液流对骨骼细胞的作用
骨骼的骨量和正常生理状态的维持有赖于对骨骼施加适当的应力刺激,这种机械应力(mechanical stress)与骨骼形成的关系初由Wolff于1892年提出,并被命名为Wolff骨骼改适定律(Wolff's law of bone transformation)[1].在体内环境中,作用在骨骼上的应力可以有几种不同的形式,如压应力、拉应力、弯曲应力、扭转应力、及剪切应力等.通过骨骼细胞的力学信号转导功能,将这些物理信号加工整合,转化为相应的骨骼结构变化.许多研究发现,在作用于骨骼细胞上的各种机械应力中,骨骼基质形变引起的细胞外液体流动所形成的流体剪切应力是骨骼细胞能感受到的主要应力作用[2].
-
大流量脉动式剪切应力作用下血管内皮细胞形态学效应研究
目的 探讨血管内皮细胞在大流量脉动式剪切应力作用下的短期形态学变化趋势.方法 基于自研的细胞脉动流力学装置,对大流量脉动式剪切应力作用0～8 h后血管内皮细胞的各项形态学参数进行比较.结果 第6小时左右脉动流作用下(平均95 dynes/cm2)血管内皮细胞的长轴及方向角发生变化；脉动流体剪切力作用8h后,内皮细胞明显伸长,在部分区域顺剪切流动方向排列,内皮细胞方向排列的改建先于细胞大小(面积、周长等)的改建.结论 相较于定常流,脉动流作用下血管内皮细胞方向性改变的时效提前.
