【摘要】：目的： 細(xì)胞在體內(nèi)受到靜態(tài)或動態(tài)的生理應(yīng)力,從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)生理生化的改變,這些改變是骨改建、正畸牙齒移動等的生物學(xué)基礎(chǔ)。研究細(xì)胞在機體生理狀態(tài)下對應(yīng)力的各種反應(yīng)是最為理想的,但在體細(xì)胞的力學(xué)環(huán)境復(fù)雜多樣,細(xì)胞生理或病理現(xiàn)象的研究仍依賴于細(xì)胞的體外培養(yǎng)技術(shù),因此,研制細(xì)胞體外加載實驗系統(tǒng)是目前研究細(xì)胞力學(xué)生物學(xué)的主要途徑。為研究體外培養(yǎng)細(xì)胞在拉伸刺激下的生物學(xué)行為的變化,擬開發(fā)研制一套對細(xì)胞施加周期性拉伸應(yīng)變的多通道細(xì)胞拉伸加載系統(tǒng)。 研究選取ST2細(xì)胞株來完成體外實驗,ST2細(xì)胞株是從BC8小鼠骨髓中分離出來的一種間質(zhì)細(xì)胞株,具有骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)的特點。MSCs是具有多向分化潛能的干細(xì)胞,來源于中胚層,存在于不同種屬的動物及人體內(nèi),以骨髓組織中的含量最為豐富。在一定條件下對體外培養(yǎng)的ST2細(xì)胞進行不同力值和頻率的拉伸刺激,獲得促進ST2細(xì)胞增殖的最佳條件,構(gòu)建間充質(zhì)干細(xì)胞體外培養(yǎng)——拉伸刺激模型,為以后的進一步研究奠定良好的基礎(chǔ)。 方法： 1.使用基于C語言程序的單片機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)軟件套件研制多通道細(xì)胞拉伸加載系統(tǒng),通過控制與真空室相連的真空泵,使真空室內(nèi)的負(fù)壓產(chǎn)生周期性的變化,從而使密封于其上的細(xì)胞培養(yǎng)板彈性基底膜發(fā)生形變,對貼附生長的細(xì)胞施加牽張應(yīng)力,實現(xiàn)對細(xì)胞施加周期性拉伸應(yīng)變的作用。 2.倒置相差顯微鏡下觀察拉伸應(yīng)力對ST2細(xì)胞的形態(tài)學(xué)影響：以ST2細(xì)胞為實驗對象,常規(guī)DMEM法培養(yǎng)。將ST2細(xì)胞以2x105個/ml的密度接種于6孔BioFlex細(xì)胞加力板中,移入37℃、5%CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中,達到細(xì)胞周期的同步化后,在無菌條件下將培養(yǎng)板與多通道細(xì)胞拉伸加載裝置連接。對體外培養(yǎng)的ST2細(xì)胞進行加載,48 h后觀察ST2細(xì)胞的形態(tài)學(xué)變化。 3.檢測并分析拉伸應(yīng)力對ST2細(xì)胞增殖的影響：實驗分為對照組和加力組,對照組不加載應(yīng)力,加力組即對ST2細(xì)胞分別施加頻率為0.125 Hz、0.25 Hz、0.5Hz,大小為5%、10%、15%形變率的周期性牽張應(yīng)力。加力24 h后,用四唑鹽比色(MTT)法檢測ST2細(xì)胞的增殖情況。利用SPSS13.0統(tǒng)計軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析。 結(jié)果： 1.該拉伸加載系統(tǒng)可以同時進行三通道不同形變率的對比實驗；加載頻率、形變率可以精確調(diào)節(jié),操作簡單方便,形變率的范圍為1%-20%,應(yīng)變頻率在0-0.5Hz范圍內(nèi)可調(diào)。 2.持續(xù)加力48 h后,倒置相差顯微鏡下觀察,ST2細(xì)胞在培養(yǎng)板中生長狀況良好,貼壁細(xì)胞穩(wěn)定無剝脫現(xiàn)象,逐漸呈方向性生長。 3.加力大小為5%,頻率為0.125 Hz、0.25 Hz、0.5 Hz；大小為10%,頻率為0.125Hz、0.25 Hz；大小為15%,頻率為0.25 Hz、0.5 Hz的ST2細(xì)胞增殖率較對照組增高,其中5%、0.25 Hz加力組與對照組缺乏統(tǒng)計學(xué)差異,其余加力組與對照組都有顯著性差異(p0.01)。與其它加力組相比,大小為15%、頻率為0.25Hz的周期性張應(yīng)力對ST2細(xì)胞的促增殖作用最強。大小為10%、頻率為0.5 Hz和大小為15%、頻率為0.125 Hz的周期性張應(yīng)力對ST2細(xì)胞的增殖有抑制作用。 結(jié)論： 1.多通道細(xì)胞拉伸加載系統(tǒng)達到了開發(fā)設(shè)計要求,提供了對貼壁生長的細(xì)胞施加基底膜周期性牽張力的體外實驗方法。 2.不同力值和頻率的牽張力對ST2細(xì)胞的促增殖作用影響不同,15%形變率、頻率為0.25Hz的周期性張應(yīng)力有最佳的促增殖效果。成功構(gòu)建了間充質(zhì)干細(xì)胞體外培養(yǎng)——拉伸刺激模型,完全能滿足實驗的需要,以ST2細(xì)胞作為研究對象的后續(xù)實驗均可以選擇此拉伸力值大小和頻率作為理想的加載條件,為保證后續(xù)實驗的同一性和可比性奠定了基礎(chǔ)。
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【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：R363

【參考文獻】

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本文編號：2368504