贴壁细胞迁移对于不同曲率信号的响应
发布时间：2021-10-05 12:53
细胞所处的微环境在调节细胞形态变化和生理功能等方面起着至关重要的作用,由细胞外基质（Extracellular Matrix,ECM）以及能够促进和调节细胞功能的生物化学分子组成。在过去十几年的研究中,越来越多的实验表明,生物细胞所处的微环境的力学和几何信号在调控细胞行为和功能等方面,和传统的生物化学因素一样至关重要。也有很多实验观察到体内各种微/纳米拓扑结构引导下的细胞迁移以及肿瘤细胞的侵袭/转移过程。生命体的胚胎发育,组织形态,甚至是肿瘤细胞的侵袭等过程,曲率环境都有很重要的参与。近年来已有很多研究通过构建微沟槽、微柱等多种拓扑结构的微表面,初步探讨了细胞尺度地形结构对细胞行为的影响。细胞对生化、机械和拓扑信号的积极响应影响了细胞形态及其活动。细胞形态的变化主要是由肌动蛋白纤维的粘着以及相关的内力变化引起的,肌动蛋白纤维的粘着力是根据ECM或邻近细胞的刺激而发生的。了解ECM中细胞力学信号的传递以及贴壁细胞对ECM的几何信号刺激下的活性/反馈的物理学机制,对于理解许多像伤口愈合、组织生长/再生/发育等生物过程是很重要的。细胞已经进化出多种机制来很好地适应它们的环境。虽然已经有很多研...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
贴壁细胞与微环境之间相互作用的示意图
第1章绪论3机械转导中起着重要作用。总的来说，这些机械活性元素显示了细胞、胞外基质和相邻细胞之间的动态相互作用，以及这些关系如何影响细胞功能（图1.2）。图1.2主要机械感应分子及其相互作用原理图细胞基质和细胞细胞粘附是相互协调的分子复合物。这些复合物通过细胞内细胞骨架网络相互连接。这种互连性允许力学信号传导。这个原理图只突出了几个参与机械传导的关键分子。图片引用自文献[42]。Figure1.2SchematicdiagramofkeymechanosensitivemoleculesandtheirinteractionsCell-matrixandcell-celladhesionsarecoordinatedmolecularcomplexes.Thesecomplexesareinterconnectedviaintracellularcytoskeletalnetworks.Thisinterconnectivityallowsforforcetransduction.Thisschematichighlightsonlyafewkeymoleculesinvolvedinmechanotransduction.Imagequotedfromliterature[42].细胞和ECM的基本界面，由各种跨膜和膜结合蛋白组成的磷脂双分子层组成，是细胞感知其细胞外环境并对其做出反应的主要部位。细胞生物学越来越多的实验证明在这个界面上接收和转导的信号不仅是传统上认为的化学信号，而且更多的是物理信号。细胞对其ECM施加的力以及其他细胞和外部机械应力对其施加的力都可以启动细胞反应，并改变细胞对化学刺激的反应。1.1.2几何信号对细胞行为的影响细胞微环境的几何特性作为细胞的调节因素在调节生命体的多个方面都发挥着重要作用[41-50,55]。在早期的研究中，具有各种几何形状的微图案基底被用来研究细胞在迁移和分化过程中细胞形状和基底的相关性。特别是在圆柱状基底上利用光纤导管熔接的石英圆柱形纤维等构建几何特性的ECM直接引导正常
贴壁细胞迁移对于不同曲率信号的响应4细胞向成纤维细胞和上皮细胞分化，如图1.3所示，开拓了ECM几何性质调节细胞行为这一领域，因为生物材料是完全通过几何形状来引导细胞功能，并在此基础上促进组织再生。由此展开了关于不同几何信号对于细胞行为的影响。图1.3平面培养和圆柱基底培养的细胞电镜图圆柱状基底上构建几何特性的ECM引导正常细胞向成纤维细胞和上皮细胞分化，图片引用自文献[52]。Figure1.3ScanningelectronmicrographsofcellsculturedonflatandcylindricalsubstrataTheconstructionofageometricallycharacterizedextracellularmatrixonacylindricalsubstratedirectsthedifferentiationofnormalcellsintofibroblastsandepithelialcells.Imagequotedfromliterature[52].已有研究结果表明，二维基底上的几何形状对应力纤维和粘着蛋白分布都具有一定的影响[53]。研究者通过构建方格结构的方法，发现可以诱导不同类型的接触蛋白和相应的细胞骨架的分离。细胞被镀在模板的腔内，模板的网格作为连接ECM蛋白-纤维连接蛋白的媒介。细胞在冲压区上建立新的联系，导致粘连及其相关的细胞骨架的分离，即肌动蛋白和角蛋白的中间丝。与传统的细胞迁移方法相比，观察到了不同的粘附复合物和相关的细胞骨架(肌动蛋白和角蛋白的中间丝）的分离，而传统的方法是在没有观察到分离的情况下进行划痕分析。Bade[54]研究了曲率半径从几十微米到数百微米的大尺度衬底对细胞排列的影响。通过新型的微纳加工的方式制作沉底研究不同细胞的排列情况。结果发现单细胞在轴向方向上的分布更强烈，但是血管平滑肌单细胞不像成纤维细胞那样有序地排列。与此同时，也有越来越多的研究表明，三维基底几何形状进一步成为
【参考文献】：
博士论文
[1]三维肿瘤微环境构建及微环境与细胞的相互作用研究[D]. 韩玉龙.西安交通大学 2016
本文编号：3419780
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
贴壁细胞与微环境之间相互作用的示意图
第1章绪论3机械转导中起着重要作用。总的来说，这些机械活性元素显示了细胞、胞外基质和相邻细胞之间的动态相互作用，以及这些关系如何影响细胞功能（图1.2）。图1.2主要机械感应分子及其相互作用原理图细胞基质和细胞细胞粘附是相互协调的分子复合物。这些复合物通过细胞内细胞骨架网络相互连接。这种互连性允许力学信号传导。这个原理图只突出了几个参与机械传导的关键分子。图片引用自文献[42]。Figure1.2SchematicdiagramofkeymechanosensitivemoleculesandtheirinteractionsCell-matrixandcell-celladhesionsarecoordinatedmolecularcomplexes.Thesecomplexesareinterconnectedviaintracellularcytoskeletalnetworks.Thisinterconnectivityallowsforforcetransduction.Thisschematichighlightsonlyafewkeymoleculesinvolvedinmechanotransduction.Imagequotedfromliterature[42].细胞和ECM的基本界面，由各种跨膜和膜结合蛋白组成的磷脂双分子层组成，是细胞感知其细胞外环境并对其做出反应的主要部位。细胞生物学越来越多的实验证明在这个界面上接收和转导的信号不仅是传统上认为的化学信号，而且更多的是物理信号。细胞对其ECM施加的力以及其他细胞和外部机械应力对其施加的力都可以启动细胞反应，并改变细胞对化学刺激的反应。1.1.2几何信号对细胞行为的影响细胞微环境的几何特性作为细胞的调节因素在调节生命体的多个方面都发挥着重要作用[41-50,55]。在早期的研究中，具有各种几何形状的微图案基底被用来研究细胞在迁移和分化过程中细胞形状和基底的相关性。特别是在圆柱状基底上利用光纤导管熔接的石英圆柱形纤维等构建几何特性的ECM直接引导正常
贴壁细胞迁移对于不同曲率信号的响应4细胞向成纤维细胞和上皮细胞分化，如图1.3所示，开拓了ECM几何性质调节细胞行为这一领域，因为生物材料是完全通过几何形状来引导细胞功能，并在此基础上促进组织再生。由此展开了关于不同几何信号对于细胞行为的影响。图1.3平面培养和圆柱基底培养的细胞电镜图圆柱状基底上构建几何特性的ECM引导正常细胞向成纤维细胞和上皮细胞分化，图片引用自文献[52]。Figure1.3ScanningelectronmicrographsofcellsculturedonflatandcylindricalsubstrataTheconstructionofageometricallycharacterizedextracellularmatrixonacylindricalsubstratedirectsthedifferentiationofnormalcellsintofibroblastsandepithelialcells.Imagequotedfromliterature[52].已有研究结果表明，二维基底上的几何形状对应力纤维和粘着蛋白分布都具有一定的影响[53]。研究者通过构建方格结构的方法，发现可以诱导不同类型的接触蛋白和相应的细胞骨架的分离。细胞被镀在模板的腔内，模板的网格作为连接ECM蛋白-纤维连接蛋白的媒介。细胞在冲压区上建立新的联系，导致粘连及其相关的细胞骨架的分离，即肌动蛋白和角蛋白的中间丝。与传统的细胞迁移方法相比，观察到了不同的粘附复合物和相关的细胞骨架(肌动蛋白和角蛋白的中间丝）的分离，而传统的方法是在没有观察到分离的情况下进行划痕分析。Bade[54]研究了曲率半径从几十微米到数百微米的大尺度衬底对细胞排列的影响。通过新型的微纳加工的方式制作沉底研究不同细胞的排列情况。结果发现单细胞在轴向方向上的分布更强烈，但是血管平滑肌单细胞不像成纤维细胞那样有序地排列。与此同时，也有越来越多的研究表明，三维基底几何形状进一步成为
【参考文献】：
博士论文
[1]三维肿瘤微环境构建及微环境与细胞的相互作用研究[D]. 韩玉龙.西安交通大学 2016
本文编号：3419780
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3419780.html
教材专著
