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

【摘要】：神經(jīng)嵴干細胞(Neural crest stem cells, NCSCs)是一種多潛能神經(jīng)干細胞,具有分化為多種細胞類型的能力,包括血管平滑肌細胞(Smooth muscle cells, SMCs)、成骨細胞、軟骨細胞、成脂細胞、施旺細胞和神經(jīng)元等。因此,NCSCs被認為是構(gòu)建組織工程化血管支架潛在的種子細胞來源。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的分子機理,至今尚未所知。 天然血管在機體內(nèi)一直受到體內(nèi)搏動性動脈血流所產(chǎn)生的力學(xué)刺激,即血流脈沖對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,同時選用來源于人體胚胎干細胞(Embryonic stem cells, ESCs)和誘導(dǎo)性多能干細胞(Induced pluripotent stem cells, iPSCs)的NCSCs作為模式細胞,通過自制的機械拉伸裝置對細胞施加5%、1Hz的周期性單軸拉伸的牽引力,考察NCSCs對機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械拉伸調(diào)節(jié)NCSCs向SMCs分化的研究。 本研究設(shè)定三個實驗組: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),我們分別從細胞形態(tài)、細胞增殖、分子水平和蛋白水平等方面進行檢測。主要研究工作和結(jié)果如下: 1. NCSCs對機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,三個實驗組中,平板組的細胞垂直于受力方向排列,平行組和垂直組的細胞沿著微溝方向有序排列;細胞與細胞核的形態(tài)隨之做出相應(yīng)的變化;機械拉伸使平行組的細胞增殖率和組蛋白去乙�；�(HDAC)活性顯著增加;機械拉伸使平板組與平行組這兩組的收縮性標記蛋白Calponin 1 (CNN1)表達明顯上調(diào),同時使平行組的SMCs中期標記Smoothelin (SMTN)表達增強,但不引起其它標記的變化。這些結(jié)果顯示,NCSCs對各向異性的力學(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。 2.平行于受力方向的機械拉伸調(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)注平行組的機械拉伸,即細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械拉伸改變了細胞形態(tài),增強了NCSCs的增殖能力和ERK2的磷酸化;此外,短期的機械拉伸誘導(dǎo)了收縮性標記蛋白CNN1和SMCs中期標記SMTN增加,機械拉伸長期作用使SMCs后期標記Myosin heavy chain (MHC)輕微增強。同時,該機械拉伸抑制了其他分化標記的表達,說明平行于微溝方向的機械拉伸促使NCSCs向SMCs分化。在拉伸過程中,神經(jīng)基礎(chǔ)培養(yǎng)基會抑制CNN1的表達,TGF-β1反而會促進這一表達。若先用TGF-β1處理NCSCs,再進行機械拉伸,會誘導(dǎo)CNN1和MHC表達顯著增加。這些結(jié)果顯示機械拉伸對NCSCs分化的調(diào)節(jié)主要依賴于化學(xué)因子和NCSCs的分化時期。 理解力學(xué)因素對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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：R329

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 田衛(wèi)東,江宏兵,劉磊,湯煒,李曉東;顱神經(jīng)嵴干細胞的體外培養(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;吳文超;陳槐卿;劉小菁;;力學(xué)應(yīng)變對大鼠骨髓間充質(zhì)干細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：1738122