PLGA-胶原支架上大鼠成肌细胞力学信号转导机制的初步研究

摘要

功能矫形治疗借助矫治器将矫治力以及面颌部肌肉收缩产生的力学信号传递到牙、牙弓及颌骨等需要矫治的部位，使牙颌形态发生改建。矫形力引发的神经肌肉适应性改建，是矫形治疗得以成功并保持稳定的生理基础。成肌细胞是应力刺激的感受器和应力刺激骨骼肌改建的效应器，是适应性改建的主要体现者。深入研究成肌细胞的力学信号转导机制对于阐明功能矫形过程中骨骼肌改建的机理十分必要，但以往对力学信号转导的细胞力学研究仅局限于单层培养的细胞，难以在体外真实反应细胞外基质环境的变化，并不能模拟细胞在体条件下的真实力学环境。 本研究应用PLGA(poly lactide-co-glycolide)-胶原复合生物支架材料与大鼠成肌细胞构建组织工程化的成肌细胞三维培养复合体，采用四点弯曲细胞力学加载装置对其进行力学加载，研究不同强度、不同时间的张应力对复合培养大鼠成肌细胞整合素β1、ILK及桩蛋白paxillin表达的影响，对机械张应力刺激作用下复合培养成肌细胞早期力学信号转导机制进行初步的探讨，为最终揭示三维培养细胞的力学信号转导机制提供一些有参考价值的实验依据。 结果显示： 1．静电纺丝法制备的PLGA-胶原支架材料可得到的亚微米、纳米纤维无纺织物，达到孔孔相通，且不会对复合培养细胞的增殖产生不利影响。 2．与2000μstrain的张应力相比，4000μstrain的周期性牵张应变对复合培养细胞增殖的抑制作用更显著，并能促进细胞一定程度的凋亡。 3．机械张应力加载能够促进复合培养成肌细胞整合素β1及ILK mRNA的表达。整合素β1及ILK mRNA的表达对于生理范围内的周期性单轴张应力刺激具有时间规律性，且两者的表达具有相似的变化趋势。 4．相同强度相同时间的张应力刺激作用下，复合培养细胞整合素β1及ILKmRNA的表达水平均较传统单层培养细胞有明显增高，且更快的达到峰值。 5．周期性单轴牵张应变可以在加载早期通过Tyr118位点的磷酸化而激活桩蛋白paxillin。 6．周期性牵张应变对复合培养成肌细胞paxillin蛋白表达的影响，与应力刺激的力值有关。2000μstrain的张应力刺激，较1000μstrainl的张应力刺激诱导的paxillin蛋白磷酸化激活过程更迅速、强度更大。 7．通过阻断ILK的激活，能够降低机械张应力引发paxillin磷酸化的强度。 提示： 1．电纺法制备的PLGA材料具有良好的微观结构及细胞生物安全性，能够满足构建组织工程化成肌细胞三维力学培养复合体的要求。 2．2000μstrain的力值更接近PLGA-胶原支架上复合培养大鼠成肌细胞的生理力学范围。 3．生理水平张应力刺激下，复合培养成肌细胞的早期应答及力学信号转导与整合素β1、ILK及桩蛋白paxillin密切相关。 4．细胞外基质及其三维结构在细胞力学信号转导中起着重要的调节作用。细胞外基质及其三维结构的存在能够使得细胞对力学信号更加敏感，“放大”力学信号，更加迅速的激活细胞内的信号转导通路。

目录

论文说明：缩略词表

声明

前 言

第一部分大鼠成肌细胞PLGA-胶原复合支架力学刺激培养模型的建立

第二部分机械张应力刺激对PLGA-胶原复合支架上大鼠成肌细胞“整合素β1”及“ILK”基因表达变化的影响

第三部分机械张应力刺激对PLGA-胶原复合支架上大鼠成肌细胞桩蛋白表达变化的影响

全文总结

本研究的创新点

参考文献

综述 整合素-细胞骨架系统在细胞力学信号转导中的作用

个人简历

致 谢