水凝胶基底力学环境下心肌成纤维细胞生物学研究

发布时间：2017-04-04 07:33

  本文关键词：水凝胶基底力学环境下心肌成纤维细胞生物学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来心血管类疾病发病率逐年升高，成为威胁人类健康的三大疾病之一，心血管疾病领域的研究备受关注。心肌梗死、心力衰竭等心血管类疾病，其病程发展到一定阶段后，都出现了不同程度的心肌纤维化这样的共同病理改变，导致心脏刚度增加，进而影响心肌成纤维细胞的增殖，促进心肌纤维化的发生，最终导致心力衰竭。本研究在体外模拟基底不同力学环境，并探讨其对心脏成纤维细胞增殖分化的影响，以期为认识心肌纤维化等疾病发生发展的病因及可能的治疗新策略提供实验依据。 探讨了在基底不同刚度下心肌成纤维细胞的黏附形态及增殖分化。制作不同配比的聚丙烯酰胺水凝胶（PAHG），通过改变交联剂甲叉双丙烯酰胺浓度，分别制作0.1%、0.3%、0.5%、0.6%不同刚度的PAHG基底，研究心肌成纤维细胞在不同刚度的PAHG基底和玻璃基底（stiff）上，细胞形态、增殖、分化等生物学响应。结果显示，大鼠乳鼠心肌成纤维细胞在0.1%，0.3%基底（小于心脏杨氏模量，模量约为3-10kPa）上培养，并不利于其黏附和增殖，心肌成纤维细胞基本没有分化；在0.5%，0.6%（接近心脏杨氏模，模量为12-20kPa）基底上培养，刚度更大的stiff基底（远大于心脏杨氏模量，模量约为GPa级）上培养，细胞能迅速适应基底刚度，并快速黏附和增殖，随着基底模量的增加心肌成纤维细胞向肌成纤维细胞分化明显，在stiff基底上，心肌成纤维细胞几乎全部分化为肌成纤维细胞。实验数据分析显示：0.1%和0.3%基底间增殖率差异显著，P0.05；0.5%和0.6%基底间增殖率差异不显著，P0.05；0.1%，0.3%分别与0.5%，0.6%基底间增殖率差异极显著， P0.001；0.1%，0.3%、0.5%，0.6%与stiff基底间增殖率差异极显著，P0.001。以上结果提示，心肌成纤维细胞能够对基底刚度的变化做出不同响应，在小于心脏模量的软基底上细胞增殖率及分化相对较低；在接近心脏模量上细胞增殖率升高，有部分细胞发生分化；在远高于心脏模量的硬基底上，细胞增殖率及分化极高，几乎全部的细胞发生增殖及分化。 在心肌成纤维细胞对基底刚度响应的研究基础上，探讨与细胞增殖分化相关的信号通路，以期通过阻断相关信号分子表达起到干预心肌成纤维细胞增殖的目的。进一步工作将开展三维力学环境对心肌成纤维细胞增殖分化的研究，三维环境更接近于机体内真实环境，能反映机体内由于力学因素改变对细胞增殖分化的影响，以及参与此过程的相关信号途径，对更好的了解心梗类、心肌纤维化等病程发展，进而发展对心肌纤维化等疾病治疗的新策略。 本文主要内容分为六章：第一章绪论，主要综述了近年来国内外关于力学环境下（如拉伸力，基底刚度）对细胞的形态，增殖，迁移等的生物学影响。第二章，心肌成纤维细胞的分离纯化，主要介绍大鼠乳鼠心肌成纤维细胞的分离及纯化。第三章，心肌成纤维细胞鉴定，主要对本文用到的实验材料心肌成纤维细胞进行vimentin、DDR2免疫组织化学染色。第四章，不同PAHG基底制备及细胞培养，以丙烯酰胺为原料，通过改变交联剂甲叉双丙烯酰胺浓度，制作出不同刚度PAHG基底，并进行细胞培养。第五章，不同基底刚度下心肌成纤维细胞的增殖及分化，对不同刚度基底上培养的心肌成纤维细胞进行EdU增殖检测、α-SMA免疫组织化学染色，分析心肌成纤维细胞的增殖情况，以及向肌成纤维细胞分化情况。第六章，总结与展望，总结实验所得主要结论，对后续工作进行展望。
【关键词】：力学环境 心肌成纤维细胞 肌成纤维细胞 基底刚度 生物学响应
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R329.2
【目录】：

• 中文摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 拉伸力对细胞的生物学影响12-14
• 1.1.1 细胞形态的影响12
• 1.1.2 细胞增殖的影响12-13
• 1.1.3 细胞迁移的影响13
• 1.1.4 小结13-14
• 1.2 基底刚度对细胞的生物学影响14-16
• 1.2.1 细胞形态的影响14
• 1.2.2 细胞增殖的影响14-15
• 1.2.3 细胞迁移的影响15
• 1.2.4 心梗的影响15-16
• 1.2.5 小结16
• 1.3 本课题主要研究内容16-17
• 第二章 心肌成纤维细胞的分离纯化17-23
• 2.1 引言17
• 2.2 实验材料17-18
• 2.2.1 实验动物17
• 2.2.2 实验器材17-18
• 2.2.3 实验器材处理18
• 2.2.4 主要试剂18
• 2.2.5 主要试剂配置方法18
• 2.3 实验方法18-19
• 2.3.1 心肌成纤维细胞的分离、培养18-19
• 2.3.2 心肌成纤维细胞的传代培养19
• 2.4 实验结果19-21
• 2.5 讨论及小结21-23
• 第三章 心肌成纤维细胞鉴定23-28
• 3.1 引言23
• 3.2 实验材料23-25
• 3.2.1 实验动物23
• 3.2.2 实验器材23-24
• 3.2.3 主要试剂24
• 3.2.4 主要试剂配置方法24-25
• 3.3 实验方法25-26
• 3.3.1 vimentin 细胞免疫组织化学染色25
• 3.3.2 DDR2 细胞免疫组织化学染色25-26
• 3.4 实验结果26-27
• 3.5 讨论及小结27-28
• 第四章 不同 PAHG 基底制备及细胞培养28-36
• 4.1 引言28
• 4.2 实验材料28-30
• 4.2.1 实验动物28
• 4.2.2 实验器材28-29
• 4.2.3 主要试剂29
• 4.2.4 主要试剂配置方法29-30
• 4.3 实验方法30-33
• 4.3.1 基底处理30-31
• 4.3.2 不同刚度 PAHG 制备31-32
• 4.3.3 PAHG 表面处理32
• 4.3.4 不同刚度 PAHG 上的细胞培养32-33
• 4.4 实验结果33-34
• 4.4.1 不同刚度梯度下培养 48h 心肌成纤维细胞黏附铺展33-34
• 4.5 讨论及小结34-36
• 第五章 不同基底刚度下心肌成纤维细胞的增殖及分化36-47
• 5.1 引言36-37
• 5.2 实验材料37-38
• 5.2.1 实验动物37
• 5.2.2 实验器材37
• 5.2.3 主要试剂37
• 5.2.4 主要试剂配置方法37-38
• 5.3 实验方法38-40
• 5.3.1 细胞培养38
• 5.3.2 EdU 标记38
• 5.3.3 细胞固定化38
• 5.3.4 Apollo 染色38-39
• 5.3.5 DNA 染色39
• 5.3.6 图像获取及分析39
• 5.3.7 统计分析39
• 5.3.8 α-SMA 细胞免疫组织化学染色39-40
• 5.4 实验结果40-45
• 5.4.1 不同刚度 PAHG 上细胞增殖率结果40-42
• 5.4.2 不同刚度 PAHG 上细胞增殖差异比较42-43
• 5.4.3 不同刚度 PAHG 上细胞分化结果43-45
• 5.6 讨论及小结45-47
• 第六章 总结与展望47-49
• 6.1 全文主要结论47
• 6.2 后续工作展望47-49
• 参考文献49-53
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文53-54
• 致谢54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张乃菊;陈天平;祝晓光;;乳鼠心肌细胞和心脏成纤维细胞的原代培养[J];蚌埠医学院学报;2010年06期

2 林岚,洪华山,王一波,江琼;体外培养心脏成纤维细胞增殖的检测方法[J];福建医科大学学报;2000年01期

3 张吉桥;;心脏补片的生物力学研究评述[J];广东工业大学学报;2012年02期

4 王永,贾莹,赵志河,张忠平;间歇性机械牵张力对人牙周膜成纤维细胞增殖动力学的影响[J];华西口腔医学杂志;2005年04期

5 王洋;巩玲;吕庆海;;连续应力对体外培养成纤维细胞生长增殖的影响[J];济宁医学院学报;2008年02期

6 李朝红;;生物机械力对血管重构的影响及机制[J];中国动脉硬化杂志;2012年01期

7 王丹;毛靖;;细胞骨架系统与机械—生物信号转导[J];临床口腔医学杂志;2007年04期

8 陈新民,胡军,麻健丰,吴砚,高宁,候睿;激光免疫测定拉伸应变和加载时间对人牙周膜成纤维细胞形态和骨架的影响[J];生物医学工程学杂志;2003年03期

9 薛敏;于江波;张月;袁晓;张广耘;贾萍萍;刘丽娟;孙仙蕊;;TGF-β_1在应力介导的牙周膜成纤维细胞增殖中的作用及其机制[J];现代生物医学进展;2013年07期

10 王红兵;林雨;杨力;邹小兵;吴泽志;;基底硬度和表面形貌对细胞生物学行为的影响[J];细胞生物学杂志;2009年05期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 杨本艳姿;基底/细胞系统刚度对肝细胞和肝癌细胞迁移的调节作用[D];重庆大学;2012年

2 贺轶宇;温度敏感性水凝胶携带HMGB1治疗大鼠心肌梗死的实验研究[D];武汉大学;2013年

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本文编号：285081