非直流电场下的细胞趋电性研究

发布时间：2022-01-20 15:08

　　大量研究表明伤口愈合和胚胎发育等生命过程需要稳定的离子电流的参与。在破解发育中的胚胎电流以及施加外加电场过程中,研究发现内生电场能够调控细胞迁移,细胞分裂方向和神经生长。在体外,大多数细胞都能够在与生物体内生电场强度相当的外加电场作用下进行定向移动,该现象称为细胞的趋电性,研究该现象为人们理解细胞在体内的行为提供了重要依据。通过改变外加电场的特性,充分研究细胞行为,并根据体外实验结果改变在体电学环境,可以调控组织行为,进而调控再生、发育、炎症等。目前细胞趋电性研究的焦点是研究不同细胞在直流电场下的趋电性,包括机制研究和定量研究。另一方面,大量临床研究表明,非直流电场也能够促进伤口愈合和再生,然而目前非直流电场下细胞趋电性研究以及非直流电场与直流电场的对比研究仍然很少。基于此,本文旨在研究非直流场（包括脉冲直流和双极性脉冲电场）作用下的细胞趋电性,及其与直流电场下趋电性的异同。本文通过基于趋电性小室的细胞活动延时摄影的方法,研究直流、脉冲直流和双极性脉冲电场下阿米巴细胞（即盘基网柄菌,D.discoideum）的趋电性活动,用以探讨细胞在直流电场与非直流电场下的异同,进而把经典的直流电场... 

【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－丨生物电参与生命过程的四种不同层面叫（ａ）细胞器层面，（ｂ）细胞层面，（ｃ）组??织层面，（ｄ）有机体层面??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ?ｉｎｖｏｌｖｅｄ?ｉｎ?ｌｉｖｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｎ?ｆｏｕｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌｅｖｅｌｓ［２＾：?（ａ）?ｏｒｇａｎｅｌｌｅ?ｌｅｖｅｌ，??（ｂ）?ｃｅｌｌ?ｌｅｖｅｌ，?（ｃ）?ｔｉｓｓｕｅ?ｌｅｖｅｌ，?ａｎｄ?（ｄ）?ｏｒｇａｎ?

电场与电流密度是向量，即同时具有幅值与方向。因此，它可以对细??胞外环境中的化学物质施加方向影响，也可以对受体分子、细胞和组织施加方向??影响。在一个离子运动的上皮系统中（图１－３Ｆ），?ＴＥＰ为几十毫伏（图１－３Ｂ），??电流Ｉ由带电离子组成（例如Ｎａ＋和ＣＤ，伤口形成后，产生了低电阻通路，带??电离子可以通过伤口被释放出去，伤口电阻是可变的，当伤口附近干燥时，其阻??值变大，湿润时则变小。在青蛙皮肤和角膜上皮层，上皮的外层直接与导电流体??接触，返回路径的电阻与组织电阻相比很低。因此，回路中大部分侧向电压降都??发生在上皮下面的组织层，而侧向电流在伤口附近存在。伤口处电位是负最大，??远离伤口损伤电压逐渐减小，因此，伤口处即为负极。伤口愈合过程中，上皮层??附近多种细胞在内生伤口电压指引下向伤口处（负极）定向移动的特性，是细胞??趋电性的最重要例子。??修參参？

发育中的胚胎上不同部分电势差不同。使用标准玻璃微电极，在蝾螈胚胎的??神经胚形成期间，能够在神经板附近检测到稳定电压梯度。皮肤电位在喙部比尾??部高（图１－４Ａ－Ｃ），特别是在胚胎头部检测到上皮下的细胞外空间，电场为??７５？１００?ｍＶ／ｍｍ，而胚孔尖上电场为３０?ｍＶ／＿。在这两种情况下，稳定电压梯??度都是从头至尾的。在神经板中线上，皮肤电位也很高，因此它开始发生卷曲变??成神经管，卷曲时电压变小，而突起上的电位变大。皮肤电位这种变化引起在背??侧中线的任意一面长时间的电压梯度，以中侧向分布。通过使用振动探针，可以??把胚胎周围的电流显示出来。这些电流的大小与喙尾和中侧向ＴＥＰ梯度相一致??（图１－４）。由于软组织电阻率约为１０００?Ｑｘｃｍ，电流密度为ｌｏｏ＾Ａ／ｃｍ２，引起??的电压梯度为１０ｍＶ／ｍｍ。更重要的是，前神经褶皱是电流流出位置，电流密度??约为２?ｊａＡ／ｃｍ２。这些电流流出位置是组织主要运动的位置。因为组织运动会瞬时??破坏紧密连接，因此减少了局部电阻率，电流平行地从高电阻率的紧密连接上皮??流过


本文编号：3599043