体外培养心肌细胞对力、电刺激的生物学响应的研究

发布时间：2019-01-17 07:55

【摘要】：分离培养后4～6 h贴壁生长,光镜下可见其由圆形变为梭型、长杆状和多角型,边界逐渐清晰。24 h后可见单个细胞的搏动,搏动频率在31～86次/min之间,3 d后可见细胞伸出伪足交织成网,形成细胞簇。静态培养的3～15 d中,接种密度为2×10~5/cm~2和4×10~5/cm~2的细胞活力始终保持平稳上升。 2.基底膜拉伸装置可施加强度0～30%,频率0～2 Hz的拉伸应变。硅胶膜受到0～30%的拉伸应变时,载荷-位移曲线重复性良好;装置连续运行1周,活动部位润滑良好,硅胶膜夹持部位无松动和滑动现象,电机温升小,控制系统未出现过热、紊乱、程序跑飞和暂停现象,数码管显示正常;细胞培养2周内生长状态良好,无污染。 3.频率1 Hz,刺激4 d过程中,4%和8%应变组的LDH含量和PI染色阳性率无明显变化,葡萄糖比消耗速率(Q_(Glu)),乳酸比生成速率(Q_(Lac))和聚合态微管蛋白(β-tubulin)含量均高于对照组,其中8%应变组与对照组相比有显著性差异(P＜0.05),镜下观察细胞胞体变长,由原来的多角形趋向于杆状,边界清晰,大部分胞体形成与拉伸方向近似45°角或垂直于受力方向的排列。12%应变组的LDH含量和PI染色阳性率明显升高,Q_(Glu)和Q_(Lac)下降(P＜0.01),β-tubulin含量虽高于对照组,但已低于8%应变组,镜下观察发现部分胞体崩解,细胞搏动减慢或停止。应变强度8%,刺激4 d过程中,0.5～1.5 Hz组的LDH含量和PI染色阳性率无明显变化,Q_(Glu),Q_(Lac)和β-tubulin含量均高于对照组,1 Hz组的升高最明显。2 Hz组的LDH含量和PI染色阳性率升高明显,Q_(Glu),Q_(Lac)和β-tubulin含量均下降。 4.自行研制的电场发生器可施加方波、正弦波、三角波、脉冲波四种波形。其中脉冲波形输出频率范围为0.1 Hz～1 KHz,脉冲作用时间调节范围为10 us～10ms。输出波形峰峰值从0.1～25 V可调。连续运行1周后,电极及导线无锈斑和腐蚀现象,控制系统未出现过热、紊乱、程序跑飞和暂停现象,数码管显示正常:心肌细胞在该装置中连续培养2周,细胞完全融合生长,同时没有被污染。 5.电脉冲频率1 Hz,场强2.5～7.5 V/cm组的细胞搏动频率、Q_(Glu)和Q_(Lac)较对照组高,但均无统计学差异,7.5 V/cm组心肌细胞β-tubulin含量较对照组升高最明显。10 V/cm组的PI染色阳性率和培养液中LDH含量有大幅度的上升,Q_(Glu)和Q_(Lac)略低于对照组,镜下观察细胞内产生空泡,部分细胞停跳。场强7.5 V/cm,0.5～3.0 Hz组的LDH含量和PI染色阳性率无明显变化,细胞搏动频率较对照组高,Q_(Glu)和Q_(Lac)无明显升高,β-tubulin含量较对照组升高,其中7.5 V/cm组升高最明显。3.5 Hz时,细胞浆内易产生空泡,PI染色阳性率和LDH的含量明显升高,证明已对部分细胞造成损伤。研究结论: 1.原代培养的心肌细胞活力较高,搏动良好,2×10~5/cm~2和4×10~5/cm~2的接种密度有利于长时间保持细胞活力的稳定。 2.基底膜拉伸装置和电场发生器性能稳定,可控性好,无菌环境良好,满足细胞体外力、电加载实验需要。 3.拉伸应变可对心肌细胞的形态和排列方式产生影响,适宜的拉伸应变可促进心肌细胞的葡萄糖、乳酸代谢以及细胞内微管聚合,是心肌细胞收缩增强的佐证。8%,1 Hz的应变作用最明显。 4.1 Hz,5～7.5 V/cm或7.5 V/cm,1～3 Hz的电刺激可使细胞搏动频率升高,聚合态微管蛋白含量增加,葡萄糖、乳酸代谢率也有升高趋势,可能有利于心肌细胞的体外培养;电刺激强度过高(1 Hz,10 V/cm或7.5 V/cm,3.5 Hz)可对细胞造成损伤,表现为胞浆内空泡增多,细胞停跳,LDH含量和PI染色阳性率升高。
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【学位授予单位】：中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：R329

【参考文献】