周期性张应力对血管平滑肌细胞增殖的影响及其调控机制

发布时间：2020-06-16 17:13

【摘要】： 背景：正畸治疗过程中机械力作用于牙齿,使牙周组织所处的力学环境发生改变,牙周膜内的细胞对牙周膜的应力与应变做出应激反应,并发生形态和功能的改变,进而使牙周组织发生改建,达到牙齿移动的目的。牙周膜微血管系统是牙周膜的重要组成部分,对于维持牙齿及牙周组织的生理功能具有重要作用。血管平滑肌细胞(VSMC)是血管壁的主要组成细胞,在正畸治疗中受到血液流动产生的切应力,周期性张应力等力学因素的作用,是一种对应力敏感的细胞。有研究表明,在适宜的周期性应力作用下,血管平滑肌细胞可以发生增殖、分化和迁移,进而使牙周膜发生适应性改建。然而,力学信号如何被血管平滑肌细胞感知,从而转化为生物化学信号来调控血管平滑肌细胞的增殖、分化和迁移,目前还缺乏深入研究。丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)是近代发现的一种与细胞增殖有关的胞内关键酶,是多种生长因子、细胞因子、血管活性肽参与VSMC的增殖过程的共同通道。p38蛋白激酶(P38 MAPK)是MAPK家族的最新成员,参与了多种细胞的胞内信号传递。P38在介导炎症、应激等多种细胞反应中起着重要作用,还参与细胞的存活、分化和发育的过程,是近年来信号传导领域的研究热点之一。目前,关于张应力作用下p38是否参与了血管平滑肌细胞增殖的调节和具体调节机制还不是很清楚。目的：构建血管平滑肌细胞体外培养——力学刺激模型,从细胞及分子水平阐明周期性张应力对血管平滑肌细胞增殖的影响；通过阻断p38 MAPK信号通路,阐明p38 MAPK在应力介导的血管平滑肌细胞增殖中的作用,并明确周期性张应力、p38 MAPK信号通路、血管平滑肌细胞增殖三者的关系；揭示正畸力作用下,牙周膜适应性改建的细胞及分子机制,并为临床医生采用不同的手段和方法调控血管改建,进行临床干预提供理论基础。方法：以体外培养的血管平滑肌细胞为实验对象。实验分为对照组(0h加力组),6h加力组,12h加力组和24h加力组。细胞所受力值大小以培养皿底部硅胶膜拉伸应变率(%)表示,拉伸率越大,表示细胞所受张力越大。加力组细胞的力值定为10%,频率为1HZ,即6循环／分钟,每一循环包括5秒牵张和5秒松弛。通过MTT检测细胞的增殖活性；流式细胞术检测处于增殖周期中的细胞比率；RT-PCR来检测CDK2的表达。用western blotting来检测不同实验组中磷酸化p38 MAPK的表达变化。另外,我们用p38 MAPK的特异性抑制剂SB203580处理血管平滑肌细胞一小时后再对细胞施加相同的张应力,其后用同样的方法检测细胞增殖的变化以及磷酸化p38 MAPK表达的变化。应用SPSS11.0统计软件包对实验数据进行统计学分析。结果： 1.MTT结果显示本实验施加的10%,1HZ的周期性张应力可以促进血管平滑肌细胞的增殖。另外,血管平滑肌细胞的增殖能力随着加力时间的延长而加强,到12小时达到最高峰,之后增殖能力开始下降但是仍然高于未加力组。 2.流式细胞术结果显示周期性张应力作用后,处于S期的血管平滑肌细胞的比率升高,随着加力时间的延长,处于S期的细胞的比率也随之增高。相对于未加力组,12h组处于S期的细胞比率最高。 3.RT-PCR结果显示,加力后CDK2基因的表达也出现升高趋势,也是在12h时达到最高,之后开始下降,但是仍然高于未加力组。 4. Western blotting结果显示磷酸化p38 MAPK在各组中均有表达。随着加力时间的延长,磷酸化P38 MAPK的表达也增强,并在加力12小时后达到高峰。之后磷酸化P38 MAPK的表达开始下降,但仍高于未加力组。 5. Western blotting结果显示用SB203580处理细胞并对细胞施加周期性张应力后,磷酸化P38 MAPK的表达出现明显的下降。另外,MTT结果显示相对于为加抑制剂组,加入抑制剂后细胞的增殖活性出现明显下降。RT-PCR结果显示相对于未加抑制剂组,CDK2的表达量也出现了降低,但是仍然高于未加力组。结论： 1.大小为10%,频率为1HZ的周期性张应力会诱导血管平滑肌细胞的增殖。 2.血管平滑肌细胞的增殖能力在一定的时间范围内跟周期性张应力的作用时间成正比,在本实验中,周期性张应力作用12h后血管平滑肌细胞的增殖活性最强。 3.周期性张应力作用下,磷酸化p38 MAPK蛋白的表达水平变化与血管平滑肌细胞增殖能力的变化趋势一致,而抑制P38 MAPK的活化导致了细胞增殖水平的下降,因而提示p38 MAPK信号通路是参与调控张应力诱导血管平滑肌细胞增殖的重要通路之一
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R783.5

【相似文献】