本文選題：神經(jīng)嵴干細(xì)胞 + 周期性機(jī)械拉伸��； 參考：《重慶大學(xué)》2011年博士論文

【摘要】：神經(jīng)嵴干細(xì)胞(Neural crest stem cells, NCSCs)是一種多潛能神經(jīng)干細(xì)胞,具有分化為多種細(xì)胞類型的能力,包括血管平滑肌細(xì)胞(Smooth muscle cells, SMCs)、成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、成脂細(xì)胞、施旺細(xì)胞和神經(jīng)元等。因此,NCSCs被認(rèn)為是構(gòu)建組織工程化血管支架潛在的種子細(xì)胞來(lái)源。然而,血管微環(huán)境,尤其血管壁受到的力學(xué)刺激,如何影響NCSCs的分子機(jī)理,至今尚未所知。 天然血管在機(jī)體內(nèi)一直受到體內(nèi)搏動(dòng)性動(dòng)脈血流所產(chǎn)生的力學(xué)刺激,即血流脈沖對(duì)血管壁施加的周期性單軸拉伸應(yīng)力,它在NCSCs分化成血管SMCs的過程中起著重要的作用。為模擬血管壁上SMCs沿圓周方向排列分布,我們引入軟光刻技術(shù)(Soft lithography)制備表面具有平行排列微溝的彈性硅膠膜,這種微排列可使NCSCs和受力方向平行,同時(shí)選用來(lái)源于人體胚胎干細(xì)胞(Embryonic stem cells, ESCs)和誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(Induced pluripotent stem cells, iPSCs)的NCSCs作為模式細(xì)胞,通過自制的機(jī)械拉伸裝置對(duì)細(xì)胞施加5%、1Hz的周期性單軸拉伸的牽引力,考察NCSCs對(duì)機(jī)械拉伸的各向異性響應(yīng);在此基礎(chǔ)上,結(jié)合化學(xué)因子,深入探討平行于微溝方向的機(jī)械拉伸調(diào)節(jié)NCSCs向SMCs分化的研究。 本研究設(shè)定三個(gè)實(shí)驗(yàn)組:在光滑彈性膜上受力的稱為平板組(Unpatterned),受力方向與微溝平行的稱為平行組(Parallel-patterned)、受力方向與微溝垂直的稱為垂直組(Perpendicular-patterned),我們分別從細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞增殖、分子水平和蛋白水平等方面進(jìn)行檢測(cè)。主要研究工作和結(jié)果如下: 1. NCSCs對(duì)機(jī)械拉伸的各向異性響應(yīng)初探: NCSCs具有多潛能性,且在發(fā)育和組織再生過程中起著極其重要的作用。然而,NCSCs對(duì)力學(xué)刺激的各向異性響應(yīng)仍不清楚。為了研究這一各向異性力學(xué)響應(yīng),我們將NCSCs培養(yǎng)在表面具有平行排列微溝的彈性膜上,然后對(duì)其施加5%、1Hz的周期性單軸拉伸1-2天,受力方向與微溝平行/垂直。共聚焦顯微鏡結(jié)果顯示,三個(gè)實(shí)驗(yàn)組中,平板組的細(xì)胞垂直于受力方向排列,平行組和垂直組的細(xì)胞沿著微溝方向有序排列;細(xì)胞與細(xì)胞核的形態(tài)隨之做出相應(yīng)的變化;機(jī)械拉伸使平行組的細(xì)胞增殖率和組蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性顯著增加;機(jī)械拉伸使平板組與平行組這兩組的收縮性標(biāo)記蛋白Calponin 1 (CNN1)表達(dá)明顯上調(diào),同時(shí)使平行組的SMCs中期標(biāo)記Smoothelin (SMTN)表達(dá)增強(qiáng),但不引起其它標(biāo)記的變化。這些結(jié)果顯示,NCSCs對(duì)各向異性的力學(xué)微環(huán)境有著不同的響應(yīng),且平行組即受力方向與微溝平行的NCSCs更好地模擬血管微環(huán)境,且具有向SMCs分化的趨勢(shì)。 2.平行于受力方向的機(jī)械拉伸調(diào)節(jié)NCSCs向SMCs分化的研究:為了探討血管內(nèi)的力學(xué)因素是否對(duì)NCSCs向SMCs分化起到調(diào)節(jié)作用,我們特別關(guān)注平行組的機(jī)械拉伸,即細(xì)胞受力方向與微溝平行,以模擬血管SMCs圓周方向的排列與受力。結(jié)果顯示,首先,平行于微溝方向的機(jī)械拉伸改變了細(xì)胞形態(tài),增強(qiáng)了NCSCs的增殖能力和ERK2的磷酸化;此外,短期的機(jī)械拉伸誘導(dǎo)了收縮性標(biāo)記蛋白CNN1和SMCs中期標(biāo)記SMTN增加,機(jī)械拉伸長(zhǎng)期作用使SMCs后期標(biāo)記Myosin heavy chain (MHC)輕微增強(qiáng)。同時(shí),該機(jī)械拉伸抑制了其他分化標(biāo)記的表達(dá),說(shuō)明平行于微溝方向的機(jī)械拉伸促使NCSCs向SMCs分化。在拉伸過程中,神經(jīng)基礎(chǔ)培養(yǎng)基會(huì)抑制CNN1的表達(dá),TGF-β1反而會(huì)促進(jìn)這一表達(dá)。若先用TGF-β1處理NCSCs,再進(jìn)行機(jī)械拉伸,會(huì)誘導(dǎo)CNN1和MHC表達(dá)顯著增加。這些結(jié)果顯示機(jī)械拉伸對(duì)NCSCs分化的調(diào)節(jié)主要依賴于化學(xué)因子和NCSCs的分化時(shí)期。 理解力學(xué)因素對(duì)NCSCs分化的調(diào)節(jié),顯示出力學(xué)微環(huán)境在NCSCs發(fā)育過程中分化的作用,將為血管組織的重建提供有力的線索,為NCSCs應(yīng)用于組織工程提供了良好的理論依據(jù)。
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【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：R329

【參考文獻(xiàn)】

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1 田衛(wèi)東,江宏兵,劉磊,湯煒,李曉東;顱神經(jīng)嵴干細(xì)胞的體外培養(yǎng)及其多向分化潛能研究[J];華西口腔醫(yī)學(xué)雜志;2004年03期

2 井燕;李良;李毅;陳孟詩(shī);吳文超;陳槐卿;劉小菁;;力學(xué)應(yīng)變對(duì)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞增殖和成骨分化能力的影響[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2006年03期

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本文編號(hào)：1738122