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脑微血管内皮细胞相关病生理过程的原子力显微术研究

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第一章 引言

第一节 血脑屏障及其相关研究进展

1.1.1 血脑屏障的结构功能

1.1.2 病理状态下血脑屏障通透性改变的机制

第二节 原子力显微镜(AFM)工作原理及改进

1.2.1 AFM的原理

1.2.2 AFM的工作模式

1.2.3 AFM的改进

第三节 原子力显微术在生物学研究中的应用

1.3.1 AFM高分辨三维成像功能在细胞形态学检测中的应用

1.3.2 AFM力学检测功能在细胞力学研究中的应用

1.3.3 AFM显微术在生物分子识别中的应用

1.3.4 AFM在细胞生物学应用的局限性及改进方法

第四节 课题的提出和实验方法

1.4.1 目的和意义

1.4.2 研究内容

第二章 具有紧密联合结构特点的大鼠脑微血管内皮细胞(rCMECs)体外培养模型的建立

第一节 实验材料

2.1.1 实验动物和细胞

2.1.2 实验试剂和耗材

2.1.3 主要实验仪器:

第二节 实验方法

2.2.1 rCMECs细胞原代培养及鉴定

2.2.2 ECV304细胞的培养

2.2.3 细胞微丝蛋白荧光染色

2.2.4 细胞形态和力学性质的AFM检测

第三节 实验结果

2.3.1 紧密联合rCMECs的形成

2.3.2 内皮细胞的鉴定结果

2.3.3 不同功能细胞形态学和机械性质的检测分析

第四节 结果讨论

2.4.1 大鼠脑皮层灰质质微血管段过滤法建立紧密联合rCMECs模型

2.4.2 液体环境活细胞AFM成像条件的确立

2.4.3 细胞杨氏模量的计算

2.4.4 细胞机械学性质与细胞功能的关系

第五节 本章小结

第三章 大鼠脑微血管内皮细胞相关病生理过程的原子力显微术研究

第一节 实验材料

3.1.1 细胞

3.1.2 实验试剂和耗材

3.1.3 主要实验仪器

第二节 实验方法

3.2.1 C60(C(COOH)2)2的AFM成像表征

3.2.2 无血清培养条件下rCMECs细胞表面形态的AFM检测

3.2.3 损伤rCMECs细胞表面的AFM和荧光显微镜联合成像

3.2.4 C60(C(COOH)2)2与H2O2损伤rCMECs细胞相互作用的AFM检测

3.2.5 C60(C(COOH)2)2与H2O2损伤rCMECs细胞相互作用的荧光检测

3.2.6 流式细胞术检测

3.2.7 微丝蛋白的荧光染色

第三节 实验结果

3.3.1 损伤rCMECs细胞表面的形态变化

3.3.2 氧化损伤的rCMECs细胞对C60(C(COOH)2)2的摄取

3.3.3 C60(C(COOH)2)2对rCMECs细胞的保护作用

第四节 结果讨论

3.3.1 囊泡结构与血脑屏障通透性的关系

3.3.2 C60(c(COOH)2)2用于脑组织氧化损伤治疗的可行性

第五节 本章小结

第四章 大鼠脑微血管内皮细胞表面细胞黏附因子分布的识别检测

第一节 实验材料

4.1.1 细胞

4.4.2 主要实验试剂:

4.2.3 主要实验仪器:

第二节 实验方法

4.2.1 识别ICAM-1分子的AFM探针制备

4.2.2 ICAM-1保守序列多肽的识别检测

4.2.3 rCMECs细胞表面ICAM-1分子的识别检测

4.2.4 rCMECs细胞表面ICAM-1分子的荧光染色

第三节 实验结果

4.3.1 识别ICAM-1分子的AFM探针的SEM检测

4.3.2 识别ICAM-1分子的AFM探针的功能检测

4.3.3 rCMECs细胞表面ICAM-1分子的分布

第四节 结果讨论

第五节 本章小结

第五章 结论

第一节 研究工作的特色和创新点

第二节 研究工作的独特发现

第三节 研究工作展望

参考文献

致谢

个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果

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摘要

在脑损伤相关疾病的研究中,研究脑损伤导致的血脑屏障结构和生理功能的变化,将有助于我们了解相关病症的致病机制,并对治疗药物的药效进行评估。作为一种高分辨的检测手段,原子力显微术(AFM)能够在最接近生理环境的状态下,获得细胞等生物样本的的高分辨三维形貌图信息,以及其对生物样本机械性质的定量检测的能力,有望广泛应用于生物学研究的各个方向。建立一个有效的体外血脑屏障细胞模型,并把AFM引入血脑屏障结构和生理功能的研究,必将使我们在相关病理研究中获得新的认识。
   本文建立了具有紧密联合结构特点的大鼠脑微血管内皮细胞(rCMECs)体外培养模型,并进行了脑微血管内皮细胞相关病生理过程的原子力显微术研究。以大鼠脑皮质微血管段过滤法为基础构建了适合AFM检测的紧密联合的rCMECs细胞模型,并使用AFM对rCMECs细胞进行形态学和机械学的表征。利用建立好的细胞模型,通过无血清培养和H202刺激处理模拟了体内血脑屏障内皮细胞的受损过程;并且将AFM检测细胞表面形态特征、荧光显微术观察药物分子在细胞中的定位和细胞骨架变化以及细胞凋亡的检测相结合,较为全面地评估了C60(C(COOH)2)2对rCMECs细胞的作用。研究发现,受损细胞表面会产生大量的囊泡结构,而这些结构很可能导致细胞层通透性的增大;C60(C(COOH)2)2能够选择性的进入氧化损伤的rCMECs细胞,抑制细胞凋亡和促进细胞骨架蛋白修复。通过修饰特异性识别AFM探针,对rCMECs表达的黏附相关因子进行识别检测。本文建立的适合AFM检测的具有紧密联合结构特征的rCMECs细胞模型可以为相关疾病的研究提供一个有效的平台,而AFM和经典生物学研究方法的结合将为生物学的研究提供更加全面的认识。

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