【摘要】：研究背景 生物體在從器官、組織到細(xì)胞等各個(gè)層次上的生命活動(dòng)均離不開一定的力學(xué)環(huán)境。作為生命基本組成單元的細(xì)胞,其生存的力學(xué)環(huán)境非常復(fù)雜。肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cells, HSC)是肝臟分泌細(xì)胞外基質(zhì)的主要細(xì)胞,在肝纖維化的發(fā)病機(jī)制中占有重要的地位。如何控制HSC的活性從而逆轉(zhuǎn)肝纖維化的進(jìn)程是抗肝纖維化研究的重點(diǎn)之一。慢性肝炎往往伴隨著門脈高壓癥,高門脈壓力會(huì)使肝竇擴(kuò)張,HSC受到的牽張力增大。國內(nèi)外對(duì)機(jī)械牽張對(duì)HSC生物性狀的影響的研究甚少。本研究通過應(yīng)用程序化細(xì)胞牽拉裝置Flexercell Strain Unit 2000,對(duì)體外培養(yǎng)的HSC施與循環(huán)機(jī)械牽拉造成周期性張應(yīng)變,并研究其對(duì)HSC生物學(xué)活性的影響,探討張應(yīng)變?cè)贖SC活化、增殖、生成ECM等功能改變中所起的作用及其作用機(jī)制。 方法 采用酶消化—密度梯度離心法分離大鼠HSC。實(shí)驗(yàn)分為對(duì)照Control組(Con)、單純牽拉Stretch組(MS)、牽拉+ cRGDfV (AM100)組(AM)、牽拉+SB202190組(SB)、牽拉+wortmannin組(wort)、牽拉+ PD98059組(PD)共六組。細(xì)胞培養(yǎng)于BioFlex六孔板,生長至合適密度后,換成含1% FBS的DMEM培養(yǎng)液同步化24小時(shí),含抑制劑的四組細(xì)胞用含相應(yīng)工作濃度的抑制劑工作液處理,對(duì)照組與單純牽拉組細(xì)胞用含0.5‰DMSO和1% BSA的DMEM培養(yǎng)液處理;1小時(shí)后給除對(duì)照組外的其他組細(xì)胞施加周期性張應(yīng)變(牽拉條件為10%幅度,0.5 Hz頻率,24 h時(shí)間)。牽拉完畢后檢測(cè)細(xì)胞的增殖、遷移等功能,提取總RNA行PCR檢測(cè)各種細(xì)胞活化相關(guān)因子的基因表達(dá),提取總蛋白行western blot檢測(cè)多種信號(hào)蛋白表達(dá)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次。數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,應(yīng)用SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,方法采用單因素方差分析,顯著性P0.05認(rèn)為總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,多重比較選用Tukey檢驗(yàn)。 結(jié)果 一、HSC的分離與鑒定:應(yīng)用密度梯度離心法成功分離出靜止期大鼠HSC,臺(tái)盼藍(lán)染色鑒定HSC存活率95%以上; Desmin、α-SMA免疫熒光鑒定靜止與活化HSC細(xì)胞純度達(dá)95%以上。細(xì)胞正常培養(yǎng)5-7天左右自行活化,生長繁殖明顯增強(qiáng),傳代培養(yǎng)5次后生長繁殖能力下降。 二、不同牽拉條件對(duì)HSC的影響 當(dāng)牽拉參數(shù)設(shè)置為10%幅度、0.5 Hz頻率、24小時(shí)的時(shí)候,牽拉組HSC的膠原基因生成不僅比對(duì)照組顯著增加,也是各種條件中差異比較明顯而穩(wěn)定的一個(gè)狀態(tài)。故后續(xù)實(shí)驗(yàn)中均使用10%幅度、0.5赫茲、24小時(shí)的牽拉條件。 三、周期性張應(yīng)變對(duì)HSC生物活性的影響 周期性張應(yīng)變能顯著促進(jìn)HSC增殖,給予整合素αvβ3抑制劑cRGDfV能夠抑制周期性張應(yīng)變的促增殖效應(yīng)。周期性張應(yīng)變明顯促進(jìn)了HSC的α-SMA的表達(dá),同時(shí)也促進(jìn)TGF-beta 1與CTGF等促纖維化因子的表達(dá),提示周期性張應(yīng)變促進(jìn)HSC的增殖與活化,是部分通過促進(jìn)TGF-β1與CTGF表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。另外本實(shí)驗(yàn)未能檢測(cè)到周期性張應(yīng)變影響PDGF-B及其受體PDGFR-B表達(dá),提示周期性張應(yīng)變的促增殖活化作用與PDGF-B通路無關(guān)。周期性張應(yīng)變能夠顯著促進(jìn)HSC的I型膠原α1鏈(COL1A1)和III型膠原α1鏈(COL3A1)的mRNA表達(dá),其中以COL3A1更為明顯;該作用能夠被cRGDfV所抑制。通過劃痕與Transwell實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),周期性張應(yīng)變單獨(dú)作用對(duì)HSC的遷移影響不明顯,但是能夠增強(qiáng)PDGF所誘導(dǎo)的HSC遷移。而通過抑制αvβ3整合素的活化,周期性張應(yīng)變的促增殖、活化與遷移影響明顯減弱。綜合前述結(jié)果,本部分研究發(fā)現(xiàn)提示在肝纖維化發(fā)生發(fā)展過程中,一方面直接通過整合素途徑,促進(jìn)TGF-beta、CTGF等促纖維化因子,促使HSC的增殖活化,從而直接參與了肝纖維化的發(fā)生;另一方面,通過激活整合素途徑,協(xié)同細(xì)胞因子PDGF增強(qiáng)HSC的遷移能力,加快肝纖維化的進(jìn)展。肝硬化門脈高壓癥引起HSC受到的張應(yīng)變?cè)黾?而張應(yīng)變通過促進(jìn)HSC的纖維生成作用而反饋加重門脈高壓,提示張應(yīng)變對(duì)門脈高壓癥狀的維持和發(fā)展可能起到一定的作用。 四、周期性張應(yīng)變調(diào)節(jié)HSC功能的機(jī)制研究 結(jié)果說明周期性張應(yīng)變能夠明顯增強(qiáng)整合素β3、p38、Akt、ERK1/2的磷酸化。cRGDfV不能抑制HSC的整合素β3亞基磷酸化,但能抑制細(xì)胞內(nèi)粘附斑激酶FAK的磷酸化水平。Akt、p38、ERK1/2磷酸化抑制劑wortmannin、SB202190、PD98059分別能夠明顯降低HSC相應(yīng)蛋白磷酸化水平。周期性張應(yīng)變能夠明顯增強(qiáng)HSC增殖蛋白PCNA的表達(dá),并促進(jìn)α-SMA、COL1A1和COL3A1的基因表達(dá);應(yīng)用cRGDfV或能夠明顯抑制張應(yīng)變的這些促增殖活化效應(yīng);而應(yīng)用SB202190,Wortmannin ,PD98059能夠部分抑制張應(yīng)變的這些效應(yīng)。這些結(jié)果提示周期性張應(yīng)變對(duì)HSC的影響是通過激活整合素αvβ3,活化FAK這條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑實(shí)現(xiàn)的;而αvβ3,FAK之后的通路可能與MAPK和Akt通路相關(guān)。 結(jié)論 1、成功在體外分離出大鼠靜止HSC,分離出的靜止HSC能夠傳代培養(yǎng)多次并在培養(yǎng)過程中自行活化。 2、周期性張應(yīng)變能明顯促進(jìn)HSC的I型膠原α1鏈的基因表達(dá),特別是在牽拉幅度為10%,牽拉頻率為0.5 Hz,牽拉時(shí)間為24小時(shí)的牽拉條件下促進(jìn)效果最顯著。 3、周期性張應(yīng)變能明顯促進(jìn)HSC的增殖和活化,并促進(jìn)了PDGF-BB介導(dǎo)下的HSC遷移,提示張應(yīng)變能夠增強(qiáng)HSC的促纖維化效應(yīng)。 4、周期性張應(yīng)變能促進(jìn)HSC胞膜上的整合素αvβ3的表達(dá)和活化,致FAK磷酸化,激活MAPK、Akt等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,導(dǎo)致后續(xù)生物學(xué)效應(yīng)。提示整合素αvβ3是周期性張應(yīng)變作用于HSC的重要信號(hào)分子。
【圖文】：

A 原代分離 HSC (10×) B HSC-T6 (10×)圖 2 大鼠原代分離 HSC 與細(xì)胞株 HSC-T6 對(duì)比A Desmin B Hoechst C Merge圖3 靜息大鼠HSC Desmin免疫熒光染色（40×）

周期性張應(yīng)變對(duì)肝星狀細(xì)胞生物活性的材 料 與 方 法一、 主要儀器與試劑（一）主要儀器設(shè)備紫外分光光度計(jì)： 德國Eppendorf公司普通PCR儀，熒光PCR儀，水平型電泳儀，凝膠成像分析系統(tǒng)： 美國Bio-Rad公司其余同第一部分。(二) 張應(yīng)變施加系統(tǒng)9期 余幫：周期性張應(yīng)變對(duì)肝星狀細(xì)胞生物活性的影響 E
【學(xué)位授予單位】：第二軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：R575.2

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本文編號(hào)：2653097