微振动环境调控小鼠骨髓间充质干细胞的早期力学适应性及成骨分化
发布时间：2021-10-12 08:43
本研究考察微振动刺激（MVS）对小鼠骨髓来源间充质干细胞（M-BMSCs）的早期力学适应性及成骨分化的调控作用。在体外给予M-BMSCs微振动刺激,检测细胞增殖及碱性磷酸酶（ALP）表达,荧光染色观察细胞凋亡与细胞骨架,流式检测细胞凋亡,通过RT-PCR检测早期成骨相关基因runt相关转录因子2（Runx2）、Ⅰ型胶原（Col-Ⅰ）、ALP表达,Western blotting检测细胞外调节蛋白激酶1/2（ERK1/2）磷酸水平。研究结果显示,微振动刺激诱导了细胞早期凋亡（受力1天后）,但周期性受力3天后细胞的凋亡现象明显减少,而细胞的增殖活性并未受到明显影响;同时,微振动刺激促进了细胞骨架F-actin蛋白、ALP合成和ERK1/2的磷酸化,并上调了Runx2、Col-Ⅰ、ALP的基因表达。研究结果表明微振动刺激能对M-BMSCs的细胞活性和结构产生早期适应性改变与调节,从而促进了细胞的早期成骨分化。
【文章来源】：生物医学工程学杂志. 2020,37(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
微振动对M-BMSCs增殖的影响*P<0.05
图1 微振动对M-BMSCs增殖的影响*P<0.05细胞凋亡是有特定控制的细胞自主有序死亡，又称程序性细胞死亡[32-33]。细胞的凋亡具有不可逆转性。研究表明适当的机械力学刺激可以促进细胞的生长、分化和功能的维持，但过度或持续时间过长的力学刺激又会对细胞的结构和功能造成损害[34]。本研究的结果显示尽管在微振动加载早期细胞出现了早凋行为，但这种行为未产生大量细胞死亡且未对细胞正常生物学行为造成影响，这可能是细胞通过结构和形态调整适应了这种力学刺激，即获得了力学自适应性[35-36]。通过MVS使得不耐受刺激的细胞发生凋亡而被清除，进而留下具有力学适应性的细胞，这一现象提示本研究给予细胞的MVS是一种生理适应性力学载荷，在少部分不耐受力学刺激的细胞被清除后，大部分细胞均能获得力学适应性，以及更强的增殖活性。
图4所示为VS组与SS组细胞骨架染色。加载MVS 1天后，VS组细胞较SS组铺展度更高，形态均为多角形，SS组细胞形态不均一。VS组细胞内肌动蛋白微丝沿细胞长轴排列，较SS组分布更为有序，荧光表达也更为明亮，说明VS组细胞F-actin蛋白表达量显著高于SS组。微振动加力3天后，两组细胞荧光亮度均有所降低，SS组降低更为明显，且细胞有明显增殖，排列紧密，细胞内肌动蛋白微丝分布无序，VS组细胞相较于SS组铺展度更高，微丝分布有序且荧光亮度高于SS组。图4 微振动对M-BMSCs中F-actin蛋白表达的影响蓝色：细胞核；绿色：聚合态微丝
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物力学信号诱导骨髓间充质干细胞分化的现状[J]. 孙凌璐,苏雪莲,何晓兰,包广洁,康宏. 口腔医学研究. 2018(01)
[2]力学影响细胞凋亡及其信号转导机制研究进展[J]. 赵丹,胥春. 医用生物力学. 2014(02)
[3]生理性力学刺激对抗骨组织细胞凋亡的研究进展[J]. 王海芳,梅其炳. 细胞生物学杂志. 2009(06)
[4]剪切力诱导细胞骨架重组在力学信号转导机制中的作用[J]. 何万庆,夏亚一,王海明,张超,李鹏,赵磊. 国际骨科学杂志. 2009(04)
[5]不同频率振动应变对成骨细胞增殖及分化能力的影响[J]. 查丁胜,陈建庭,邓轩庚,孙学刚,佟丽,王建钧,翁科捷,金大地. 中国骨质疏松杂志. 2008(05)
[6]生物反应器在构建组织工程产品中的应用研究[J]. 林梅. 医疗卫生装备. 2008(04)
[7]旋转灌注式生物反应器系统构建及在骨组织工程中的应用[J]. 李祥,李涤尘,王林,王臻,卢秉恒. 生物医学工程学杂志. 2007(01)
[8]力学刺激对3月龄骨质疏松大鼠成骨细胞增殖与合成功能的影响[J]. 李良,邓力,陈孟诗,吴文超,毛咏秋,陈槐卿. 生物医学工程学杂志. 2004(03)
硕士论文
[1]利用仿真建模和有限元分析研究宏观孔隙结构与骨诱导行为的相关性[D]. 周腾.西南交通大学 2017
[2]成骨细胞对振动应力作用的早期应答及力学信号转导机制的初步研究[D]. 查丁胜.南方医科大学 2008
本文编号：3432248
【文章来源】：生物医学工程学杂志. 2020,37(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
微振动对M-BMSCs增殖的影响*P<0.05
图1 微振动对M-BMSCs增殖的影响*P<0.05细胞凋亡是有特定控制的细胞自主有序死亡，又称程序性细胞死亡[32-33]。细胞的凋亡具有不可逆转性。研究表明适当的机械力学刺激可以促进细胞的生长、分化和功能的维持，但过度或持续时间过长的力学刺激又会对细胞的结构和功能造成损害[34]。本研究的结果显示尽管在微振动加载早期细胞出现了早凋行为，但这种行为未产生大量细胞死亡且未对细胞正常生物学行为造成影响，这可能是细胞通过结构和形态调整适应了这种力学刺激，即获得了力学自适应性[35-36]。通过MVS使得不耐受刺激的细胞发生凋亡而被清除，进而留下具有力学适应性的细胞，这一现象提示本研究给予细胞的MVS是一种生理适应性力学载荷，在少部分不耐受力学刺激的细胞被清除后，大部分细胞均能获得力学适应性，以及更强的增殖活性。
图4所示为VS组与SS组细胞骨架染色。加载MVS 1天后，VS组细胞较SS组铺展度更高，形态均为多角形，SS组细胞形态不均一。VS组细胞内肌动蛋白微丝沿细胞长轴排列，较SS组分布更为有序，荧光表达也更为明亮，说明VS组细胞F-actin蛋白表达量显著高于SS组。微振动加力3天后，两组细胞荧光亮度均有所降低，SS组降低更为明显，且细胞有明显增殖，排列紧密，细胞内肌动蛋白微丝分布无序，VS组细胞相较于SS组铺展度更高，微丝分布有序且荧光亮度高于SS组。图4 微振动对M-BMSCs中F-actin蛋白表达的影响蓝色：细胞核；绿色：聚合态微丝
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物力学信号诱导骨髓间充质干细胞分化的现状[J]. 孙凌璐,苏雪莲,何晓兰,包广洁,康宏. 口腔医学研究. 2018(01)
[2]力学影响细胞凋亡及其信号转导机制研究进展[J]. 赵丹,胥春. 医用生物力学. 2014(02)
[3]生理性力学刺激对抗骨组织细胞凋亡的研究进展[J]. 王海芳,梅其炳. 细胞生物学杂志. 2009(06)
[4]剪切力诱导细胞骨架重组在力学信号转导机制中的作用[J]. 何万庆,夏亚一,王海明,张超,李鹏,赵磊. 国际骨科学杂志. 2009(04)
[5]不同频率振动应变对成骨细胞增殖及分化能力的影响[J]. 查丁胜,陈建庭,邓轩庚,孙学刚,佟丽,王建钧,翁科捷,金大地. 中国骨质疏松杂志. 2008(05)
[6]生物反应器在构建组织工程产品中的应用研究[J]. 林梅. 医疗卫生装备. 2008(04)
[7]旋转灌注式生物反应器系统构建及在骨组织工程中的应用[J]. 李祥,李涤尘,王林,王臻,卢秉恒. 生物医学工程学杂志. 2007(01)
[8]力学刺激对3月龄骨质疏松大鼠成骨细胞增殖与合成功能的影响[J]. 李良,邓力,陈孟诗,吴文超,毛咏秋,陈槐卿. 生物医学工程学杂志. 2004(03)
硕士论文
[1]利用仿真建模和有限元分析研究宏观孔隙结构与骨诱导行为的相关性[D]. 周腾.西南交通大学 2017
[2]成骨细胞对振动应力作用的早期应答及力学信号转导机制的初步研究[D]. 查丁胜.南方医科大学 2008
本文编号：3432248
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教材专著
