流动剪应力对滋养层肿瘤细胞迁移运动及粘附的影响

摘要

在胎盘发育过程中，滋养层细胞群体先入侵子宫内膜，发生迁移并通过子宫内膜组织同子宫内膜的毛细血管接触，之后入侵进入子宫毛细血管发生迁移，最后定居在母体螺旋动脉血管管腔内并对子宫螺旋动脉血管进行重构。这提示我们，在体内，滋养层细胞是沿着与血流相反的方向移动并最终重构子宫螺旋动脉的。在这个过程中，滋养层细胞的粘附与侵入是至关重要的环节，尤其是滋养层细胞侵入子宫组织的精细调控非常关键，过度侵入或侵入不足均将导致病变。 滋养层肿瘤是危害严重的妇科疾病, 起因是滋养层细胞对子宫基质和子宫脉管系统的过度侵入。其侵袭转移过程受多种因素的影响,不仅与多种细胞因子和粘附分子的异常表达密切相关，血液流动剪应力也会对细胞之间及细胞与基质之间的相互识别和粘附产生影响。揭示滋养层肿瘤细胞的增殖迁移和粘附同流动剪应力的关系不仅有助于了解滋养层细胞对子宫脉管系统的入侵过程及机理，确定力学环境在妊娠过程中的作用和影响，还可以对研究肿瘤细胞的浸润转移起到一定的借鉴作用。癌症被称为人类生命和健康的第一杀手,恶性肿瘤的细胞无限增殖只是其危险性的一部分，另一个更大的危害则是癌细胞转移到身体其他部位。长期的临床和病理研究结果显示对多数癌症而言，通过血液循环和淋巴管转移是肿瘤扩散的最常见途径。无论是通过血液循环转移还是通过淋巴系统转移,癌细胞都必然会处在流体中感受流体的剪应力。进行与癌细胞有关的流变学研究对于揭示癌症转移扩散机理将会有深远的意义。 以往的研究证明，滋养层细胞移动同剪应力的大小和施加时间有关。但其结果都是考查单个细胞的迁移运动数据而得到的。细胞作为构成组织的基本单位，只有大量的细胞形成组织才具有相应的生理功能。因此，考查细胞群体的行为同研究单个细胞相比具有更重要的意义。 本硕士论文的研究包括五个部分： (1) 对多种流动腔进行了研究总结，选取了最符合实验条件和实验要求的设计。该装置能够提供完全发展(Fully developed)的层流流动。通过流量控制，调节剪应力的大小。整套装置组装简单，不易漏液，能完全满足实时观察的需要。 (2) 采用显微镜观察技术，研究了不同大小的剪应力和不同的作用时间对滋养层肿瘤细胞形态的影响。所施加的剪应力分别为6dyn/cm2, 13dyn/cm2, 18dyn/cm2, 22dyn/cm2, 26dyn/cm2五个水平。观察结果表明，在剪应力作用下滋养层肿瘤细胞的形态没有明显变化(如细胞变长或细胞排列变化)。剪应力的大小和作用时间同滋养层肿瘤细胞的形态无明显关系。 (3)通过施加不同大小的流动剪应力，研究了滋养层肿瘤细胞群体在剪应力作用下的迁移运动能力。当在无流动剪切力，6dyn/cm2和13 dyn/cm2三种情况下，细胞间隙有愈合的趋势。在流体剪切力为18dyn/cm2，22dyn/cm2，26dyn/cm2时，细胞间隙不但无法愈合反而会增大。间隙扩大的速度为22 dyn/cm2>26 dyn/cm2>18 dyn/cm2。当流体剪切力为22dyn/cm2时，细胞间隙的扩大速度反而比剪切力为26 dyn/cm2时还要大，其原因有待进一步的研究。 (4) 研究了不同大小的流动剪应力水平同滋养层肿瘤细胞粘附的关系。实验结果显示：剪应力的大小会影响滋养层肿瘤细胞的粘附，细胞倾向于在剪应力较小的区域粘附。在同一组实验中，流室的边缘区域所粘附的细胞多于中间区域。这可能是由于边缘效应导致边缘区域的剪应力值低于中间区域。施加不同大小的剪应力对细胞粘附数目也有影响。在剪应力较低的条件下 (6dyn/cm2),，细胞粘附数目高于剪应力较高的情况(13dyn/cm2)。 (5) 运用组织贴块法和酶消化法培养了人绒毛膜滋养层细胞，并利用差异贴壁法对其进行了纯化。