超声引导下针刀松解黄韧带对兔退变腰椎间盘整合素α5、β1表达的影响

背景:针刀松解黄韧带可有效改善腰椎退行性患者的症状,超声引导可增加针刀松解的精准性,但针刀松解黄韧带后对退变椎间盘的具体影响及可能的机制尚待明确。目的:探讨超声引导下针刀松解黄韧带对兔腰椎间盘退变的作用。方法:取24只新西兰兔,采用随机数字表法分为对照组(n=6)与造模组(n=18)。造模组采用横断L5/6、L6/7节段棘上、棘间韧带并保持站立姿势对腰椎施加轴向载荷的方式建立兔腰椎间盘退变模型,造模成功后再随机分为模型组、超声针刀组、假针刀组,每组6只,超声针刀组在超声引导下使用针刀松解L7/S1右侧黄韧带,假针刀组针刀入路同超声针刀组,但不松解黄韧带,1次/周,共4次。针刀干预后30 d,利用MRI观察L7/S1椎间盘髓核信号强度变化,苏木精-伊红染色观察L7/S1椎间盘形态变化,免疫组化染色检测L7/S1椎间盘髓核内Ⅰ,Ⅱ型胶原表达,RT-PCR、Western Blot检测L7/S1椎间盘中整合素α5、β1、p38、核因子κB的表达。结果与结论:①MRI成像显示,模型组兔椎间盘髓核呈灰-黑色,髓核灰度值明显低于对照组(P<0.01);超声针刀组兔椎间盘髓核亮度较模型组升高,髓核灰度值高于模型组(P<0.01);②苏木精-伊红染色显示,模型组髓核形状不规则,髓核细胞数量减少,细胞外基质被压缩,纤维环破裂,终板结构与边界不清,软骨细胞排列紊乱;与模型组相比,超声针刀组髓核细胞数量增多,纤维环破裂情况有改善,软骨终板细胞排列较为规则;③免疫组化染色显示,与对照组比较,模型组髓核内Ⅰ型胶原阳性表达增加(P<0.01),Ⅱ型胶原阳性表达减少(P<0.01);与模型组比较,超声针刀组髓核内Ⅰ型胶原阳性表达减少(P<0.01),Ⅱ型胶原阳性表达增加(P<0.01);④RT-PCR、Western Blot检测显示,与对照组比较,模型组兔椎间盘中整合素α5、整合素β1、p38、核因子κB的mRNA与蛋白表达均升高(P<0.01);与模型组比较,超声针刀组兔椎间盘中整合素α5、整合素β1、p38、核因子κB的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.01);⑤结果表明,超声引导下针刀松解黄韧带可改善兔腰椎间盘退变程度,该作用与通过调控整合素α5、β1表达、抑制p38和核因子κB表达有关。

结直肠癌中整合素α5、β1、β2表达的意义及其评估预后的价值

目的探讨结直肠癌(CRC)中整合素(integrin)α5、β1、β2表达的意义及其评估预后的价值。方法2017年1月~2018年1月我院确诊的CRC病人187例。分析CRC病人癌组织与癌旁正常组织中integrinα5、β1、β2的表达状况,并分析其与CRC病理特征的关系。所有病人术后均随访5年,观察术后复发状况及生存时间。结果CRC病人癌组织integrinα5、β1、β2阳性表达率均高于癌旁组织,差异有统计学意义(P<0.05)。不同性别、年龄、肿瘤直径病人integrinα5、β1、β2的表达水平比较差异无统计学意义(P>0.05);不同分化程度、TNM分期及合并淋巴结转移病人integrinα5、β1、β2的阳性表达率比较差异均有统计学意义(P<0.05)。187例病人经5年随访,无失访病例,共发现有84例病人复发,术后复发病人inte rinα5、β1、β2表达阳性率高于术后未复发病人,差异有统计学意义(P<0.05)。integrinα5、β1、β2阳性表达病人平均生存率均低于阴性表达病人,差异有统计学意义(P<0.05)。结论CRC病人integrinα5、β1、β2的表达阳性率均升高,与癌症分化程度、TNM分期及淋巴结转移密切相关,同时能够影响病人术后复发状况与生存时间,可作为评估病人预后的监测指标。

Kindlin与β整合素的相互作用的分子动力学模拟

目的Kindlin是激活整合素的重要胞内适配蛋白,是黏附斑的主要成分。Kindlin-2与β整合素胞质尾部远端的特异性结合通过Kindlin-2的特定口袋与β整合素的TTV基序结合,该口袋的相关突变会引起kindlin-2黏附斑定位的缺失,并影响整合素的激活,因此探索kindlin-2与β整合素突变后的结合机制,可为靶向Kindlin-2蛋白治疗的相关药物设计提供理论基础。方法通过选取kindlin-2与β1整合素的共晶体以及对接结构,借助分子动力学模拟手段,在原子水平上揭示野生型与TTV突变及疾病相关突变对kindlin与β整合素结合机制的影响。结果与野生型体系相比,突变体系存在不稳定性。关键的氢键相互作用减少,使kindlin与β整合素的相互作用减弱,解离概率增加。在受到力的拉伸下,突变体复合物解离的时间变短,解离力变小,复合物机械强度降低。结论Kindlin相关突变后会影响复合物的稳定性,增加复合物的解离概率,影响kindlin与整合素的结合,从而导致整合素激活受损、黏附斑定位缺失以及相关疾病的产生。

整合素β3基因多态性蛋白质变异及其与疾病关系研究进展

整合素(ITG)β3基因位于17号染色体长臂2区1号3带(17q21.3),基因区间在47253827~47313743,全长59917 kb,编码区间在47253862~47310204,全长56343 kb,有15个外显子、14个内含子;编码1648个氨基酸残基,分子量为105 kDa。ITGβ3蛋白是一种二价离子依赖性细胞黏附分子,广泛存在于细胞膜中。其主要功能是介导细胞之间,细胞和细胞外基质之间的识别、连接和黏附,主导细胞内外跨膜接头蛋白连接的作用。近年来,关于ITG在细胞识别与黏附、细胞活化与分化、免疫反应、细胞信号传导、炎症反应、创伤修复与愈合、凝血与血栓形成、肿瘤形成与转移等方面发挥重要作用的研究取得许多进展,本文综述如下。

整合素抗体在溃疡性结肠炎诊治中的作用

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)是炎症性肠病的一种,其病因尚不完全清楚,一般认为其发病机制与遗传易感宿主的肠黏膜和菌群相互作用下产生的异常免疫反应有关。研究发现在UC患者的血清中存在针对结肠上皮细胞反应的IgG自身抗体,相比于传统的对内窥镜检查结果的观察以及组织学的综合评估,整合素αvβ6自身抗体检测对UC的预测、诊断、鉴别诊断、治疗和预后判断等方面具有较好的临床应用价值,其中整合素αvβ6自身抗体相比于小肠杯状细胞抗体、pANCA自身抗体更具敏感性和特异性。整合素抗体阻断白细胞向肠道黏膜归巢,拮抗炎症性肠病炎症反应,是一种很好治疗手段。整合素及其抗体在UC的诊断与治疗中具有良好的应用前景。

整合素相关蛋白α2β与ανβ3在宫颈鳞癌组织中的表达及意义

目的 研究整合素相关蛋白α2β与ανβ3在宫颈鳞癌组织中的水平表达,并探讨其对疾病进展的意义。方法 收集2017年11月至2018年10月住院且手术切除的68例宫颈鳞癌患者的组织石蜡标本作为观察组,同时期住院行全子宫切除的52例子宫肌瘤患者的正常宫颈组织石蜡标本作为对照组。通过免疫组织化学法检测2组细胞膜上整合素相关蛋白α2β与ανβ3的表达水平,分析宫颈鳞状细胞癌的生物学行为与宫颈鳞状细胞癌细胞膜上α2β、ανβ3表达的关系。联合2个指标探讨整合素相关蛋白与宫颈癌临床分期及淋巴结转移的相关性。结果 观察组细胞膜上整合素α2β和ανβ3蛋白阳性表达率均显著高于对照组(P<0.05);2组细胞膜上整合素相关蛋白(α2β和ανβ3)表达在组织学分类、临床分期、淋巴结转移和浸润深度方面差异有统计学意义(P<0.05),在肿瘤大小方面差异无统计学意义(P>0.05)。α2β联合ανβ3阳性表达率与宫颈癌临床分期及淋巴结转移均呈正相关(r=0.941、0.931,P<0.05)。结论 整合素相关蛋白α2β与ανβ3表达在宫颈鳞状细胞癌组织患者标本中呈异常升高,其在疾病的发生发展中可能具有一定作用。同时,整合素相关蛋白与宫颈鳞状细胞癌的临床分期和淋巴结转移密切相关,可作为宫颈鳞癌局部浸润、远处转移的预测因素。

糖蛋白通过动力学陷阱与空间位阻的拮抗效应调控整合素介导的癌症进程

目的糖萼是一层密集分布于细胞表面的糖蛋白层,已有研究表面其表达水平与癌症进程息息相关,但其确切作用机制尚不清楚。动力学陷阱模型指出过表达大分子量的糖蛋白普遍促进整合素受体聚集。然而,该模型未能解释部分小分子量糖蛋白对癌症进展的抑制作用。在本研究中,发现糖萼的分子组成是决定其促进还是抑制癌症转移的关键可控因素。方法实验主要包括人胰腺癌细胞系培养、慢病毒转染、免疫组化、实时定量PCR、免疫印迹、ORIS迁移实验、免疫染色、牵引力显微镜、酶联免疫试验、免疫共沉淀、流式细胞术,以及动物实验等。还建立了一个基于黏附动力学的格点弹簧模型,刻画了多层糖萼与整合素之间的力学相互作用,同时考虑了小分子量糖蛋白的动力学陷阱与空间位阻的拮抗效应。结果糖蛋白组分的变化通过相互拮抗的动力学陷阱与空间位阻效应来控制整合素激活和聚集,形成3种不同状态分别促进或抑制癌细胞迁移。细胞和动物实验表明,小分子量糖蛋白MUC15的过表达可以通过空间位阻效应抑制整合素激活和胰腺癌转移,符合模型预测的糖蛋白对整合素的抑制状态。结论这些发现为糖萼在癌症中的复杂作用提供了统一的认知,并提出了通过调控糖萼组分来治疗癌症的潜在方案。

整合素在急性淋巴细胞白血病治疗中的研究进展

随着诊疗技术的发展,儿童急性淋巴细胞白血病(ALL)的预后已得到极大改善,但仍有部分患儿因耐药或复发而预后不佳。整合素介导的细胞生长、凋亡、黏附及转移均可能参与ALL的复发和耐药。因此,明确整合素在ALL发生、发展中的作用及机制,对寻求干预新靶点、探索防治新策略具有重要的临床意义。现就整合素及其靶向药在ALL中的研究进展进行综述,为今后临床治疗儿童ALL提供依据。

血清IL-33、TNF-α、整合素α4β7表达率与溃疡性结肠炎患者肠道菌群分布特征的关系研究

目的观察溃疡性结肠炎患者血清白细胞介素-33(IL-33)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、整合素α4β7表达率及肠道菌群分布情况,并分析血清IL-33、TNF-α、整合素α4β7表达率与肠道菌群的关系,旨在为临床相关疾病治疗提供参考。方法采用回顾性分析方法,采集2021年4月~2022年11月期间本院收治的50例活动期溃疡性结肠炎患者的基线资料纳入活动组,采集同时期50例缓解期溃疡性结肠炎患者的基线资料并纳入缓解组,对比两组患者血清IL-33、TNF-α、整合素α4β7表达率及肠道菌群分布情况,并分析上述血清指标与肠道菌群分布的关系。结果两组患者肠道菌群分布及血清TNF-α、IL-33、整合素α4β7差异有统计学意义。其中,活动组患者肠球菌(8.60±0.25)Ig CFU/g、乳杆菌(8.85±0.27)Ig CFU/g及肠杆菌(11.18±0.60)Ig CFU/g较缓解组患者[(7.85±0.22)Ig CFU/g、(7.02±0.15)Ig CFU/g、(9.40±0.20)Ig CFU/g]多,活动组双歧杆菌数量(5.80±0.48)Ig CFU/g较缓解组(7.45±0.55)Ig CFU/g少,差异有统计学意义(P<0.05);活动组患者血清TNF-α(48.25±5.14)ng/ml、IL-33(6.25±1.14)ng/L较缓解组[(9.52±2.65)ng/ml、(4.32±1.05)ng/L]高,活动组整合素α4β7表达率较低[(58.63±1.05)%vs.(70.12±1.45)%],差异有统计学意义(P<0.05);经双变量Spearman直线相关性检验结果显示,双歧杆菌与血清TNF-α、IL-33均呈负相关(r<0,P<0.05),与整合素α4β7呈正相关(r>0,P<0.05);乳杆菌、肠杆菌与血清TNF-α、IL-33均呈正相关(r>0,P<0.05),与整合素α4β7呈负相关(r<0,P<0.05)。肠球菌与血清TNF-α、IL-33、整合素α4β7无相关性(P>0.05)。结论溃疡性结肠炎患者血清TNF-α、IL-33、整合素α4β7与肠道菌群分布相关,针对血清TNF-α、IL-33高,血清整合素α4β7表达率低的患者给予针对性干预措施,可改善溃疡性结肠炎患者肠道菌群,促进患者临床预后。

α整合素表达及与骨肉瘤细胞恶性侵袭的关系

目的:探讨人骨肉瘤MG-63细胞表面纤联蛋白相关的α整合素的表达及其在肿瘤侵袭中的作用。方法:实验于2004-01/08在南方医院中心实验室完成。人骨肉瘤细胞系MG-63在含体积分数为0.1的血清的DMEM培养基中培养。采用免疫细胞化学和流式细胞仪检测MG-63细胞表面α整合素的表达;基质胶/滤膜法检测MG-63细胞的侵袭能力;抗体及短肽RGD封闭法研究不同的纤联蛋白相关的α整合素在骨肉瘤侵袭过程中的作用。结果:①α4,α5和αV整合素在MG-63细胞表面均有阳性表达。②α5和αV功能封闭抗体对MG-63细胞的侵袭作用无明显影响。③α4表达较弱,但α4封闭抗体和RGD短肽都可明显抑制MG-63细胞的恶性侵袭能力(P<0.05)。④α4功能封闭抗体和RGD短肽联合应用与RGD单独应用对MG-63细胞侵袭的抑制作用无明显差别。结论:不同α整合素受体对骨肉瘤细胞恶性侵袭的作用不同,α4整合素对MG-63细胞的恶性转移能力有明显的诱导作用,而α5和αV整合素在此作用中无明显的作用。除α4整合素以外,还有其他细胞表面受体可以通过与纤联蛋白的相互作用而诱导MG-63细胞的侵袭。

整合素α_(4)β_(7)-MAdCAM-1相互作用介导的淋巴细胞黏附

目的由整合素α_(4)β_(7)与MAd CAM-1的相互作用介导的循环淋巴细胞在肠道高内皮静脉上的黏附是炎症性肠病淋巴细胞过渡迁移的关键事件。该事件不仅受到整合素α_(4)β_(7)与配体结合的影响,血流剪切力的作用也不可忽略。揭示其中的力-化学耦合的调控机制,对于深入了解炎症性肠病的病理过程具有重要的价值。方法采用平行平板流动腔技术,重点研究了由趋化因子CCL25诱导整合素α_(4)β_(7)的活化,以结合MAd CAM-1来介导细胞的滚动黏附行为。结果CCL25对整合素α_(4)β_(7)的激活并不改变α_(4)β_(7)-MAd CAM-1相互作用介导的流动增强型黏附现象,但能减慢细胞的滚动速度,并在0.1~0.3 dyn/cm^(2)的较小剪切应力下,显著增加滚动细胞的停留时间;单键生存时间测量的结果显示CCL25的刺激并不增加α_(4)β_(7)-MAd CAM-1的单键生存时间,该结果表明活化整合素α_(4)β_(7)以降低细胞滚动速度需要在胞滚动过程中积累;通过敲低PRMI8226细胞中kindlin-3分子的表达水平,发现由CCL25激活整合素α_(4)β_(7)所降低的细胞滚动速度有所削弱,这表明CCL25激活α_(4)β_(7)的过程需要依赖kindlin-3发挥作用。结论本研究的开展对于加深对炎症性肠病的理解及相应治疗方案的制定,具有重要的参考价值。

骨髓间充质干细胞分化过程中整合素配体张力的阈值和调节

目的整合素介导的力学转导已被证明可以调节干细胞命运决定,但在定向诱导分化方案中,整合素张力的具体影响仍知之甚少。了解整合素张力的大小如何影响MSC分化,可以为优化培养条件,实现高效和有针对性的分化方案提供参考。方法采用基于DNA的可逆剪切张力探针(reversible shearing DNA-based tension probe,RSDTP)定量研究整合素张力在骨向和软骨向培养基诱导条件下对MSC定向诱导分化的影响。利用Si-RNA干扰、q PCR、免疫荧光及免疫印迹等方法,阐明分子力和生化信号通路在指导MSC命运决定中的协同作用机制。结果检测骨向分化的RSDTPs在45 p N时显示较高的信号,而其他探针没有显示出骨向和软骨向分化的差异,表明45 p N整合素张力在骨向分化中扮演着特定的角色,这一力阈值可能对骨向信号通路的激活和黏附斑的形成至关重要。相应的,骨向分化的MSCs呈现向心方向的黏附斑排列,用cyto D破坏细胞骨架或si RNA干扰lamin A降低了RUNX2的表达;而软骨向分化的MSCs的黏附斑呈现周向排列,cyto D处理和lamin A干扰都增加了SOX9表达。结论分子张力和定向诱导培养基的协同作用对MSCs的分化产生重要影响。骨向和软骨向诱导培养基以及细胞骨架蛋白在间充质干细胞的分化和力传递过程中起着重要的调节作用。

莪术二酮对凝血酶诱导的人血小板整合素αⅡbβ3活化的抑制作用

目的研究莪术二酮对凝血酶诱导的人血小板整合素αⅡbβ3活化的抑制作用。方法健康志愿者全血制备成洗涤血小板,分别以终浓度100、150、200μmol/L莪术二酮与洗涤血小板共孵育,凝血酶作为诱导剂,以不加莪术二酮的血小板同步处理为对照组,采用血小板聚集实验检测凝血酶的最佳浓度和血小板的聚集功能,流式细胞术检测血小板的活化(P-选择素)和整合素αⅡbβ3活化(PAC-1)情况,Western blot法检测Integrinβ3相关蛋白表达。结果与对照组比较,莪术二酮可抑制凝血酶诱导的血小板聚集、P-选择素的表达、PAC-1的结合能力以及Talin 1、p-Src、p-Integrinβ3蛋白表达(P<0.05),但莪术二酮的作用弱于阳性药替罗非班(P<0.05)。结论莪术二酮可以通过降低Talin 1和p-Src蛋白表达,从而抑制整合素αⅡbβ3活化,进而抑制凝血酶诱导的血小板活化发挥抗血小板的作用。

香烟烟雾提取物对破骨细胞体积及整合素αvβ3基因表达的影响

目的探讨香烟烟雾提取物(cigarette smoke extract,CSE)对破骨细胞体积及整合素αvβ3基因表达的影响。方法首先制作CSE溶液,实验采用7周龄C57BL/6J小鼠骨髓单个核细胞加入M-CSF和RANKL诱导生成破骨细胞,将浓度为5%的CSE加入实验组破骨细胞作用3 d,对照组不加入CSE。通过Trap染色识别对照组和实验组破骨细胞并于光镜下采图;通过甲苯胺蓝染色识别两组破骨细胞在骨片上形成的骨陷窝并于光镜下采图,均用NIH imageJ计算数量及面积。用实时荧光定量聚合酶链反应,以GAPDH作为内参,最后通过2-ΔΔCT计算,以检测Trap、CTR以及整合素αvβ3 mRNA表达水平。通过Western blot检测整合素αvβ3蛋白表达。结果破骨细胞表面积及细胞核数量的计量表明,实验组诱导形成的破骨细胞显著大于对照组(P<0.01)。实验组骨片上吸收陷窝数量及面积明显多于对照组(P<0.05),CSE处理组的TRAP mRNA水平为1.16±0.13,明显高于对照组(P<0.05),CTRmRNA水平为0.38±0.04,明显低于对照组(P<0.01)。CSE处理组的整合素αvβ3mRNA水平为1.75±0.05,显著高于对照组(P<0.01),蛋白质印迹分析结果也明显高于对照组(P<0.05)。结论CSE能显著增加破骨细胞的体积并上调整合素αvβ3的基因表达,并可能对骨吸收有促进作用。

术前lncRNA TPT1-AS1和整合素β3水平与结直肠癌根治性切除术后复发转移的相关性

目的探讨术前血清长链非编码RNA肿瘤蛋白翻译调节因子1-反义RNA1(lncRNA TPT1-AS1)、整合素β3(ITGB3)水平与结直肠癌病人根治性切除术后复发转移的相关性。方法选择2019年3月至2020年3月在海南省第二人民医院进行结直肠癌根治性切除术的90例病人为结直肠癌组,选择同期在海南省第二人民医院进行健康体检的人员90例作为对照组,实时荧光定量逆转录聚合酶链式反应(qRT-PCR)检测血清lncRNA TPT1-AS1表达水平,酶联免疫吸附测定(ELISA)检测血清ITGB3水平,搜集病人资料,Pearson法分析lncRNA TPT1-AS1与ITGB3水平相关性,Cox回归模型分析影响结直肠癌根治性切除术后复发转移的危险因素。结果与对照组比较,结直肠癌组病人术前血清lncRNA TPT1-AS1表达水平(2.62±0.35比1.05±0.12)、ITGB3水平[(236.24±30.62)ng/L比(185.47±25.38)ng/L]显著升高(P<0.05);结直肠癌病人血清lncRNA TPT1-AS1和ITGB3水平呈正相关性(r=0.65,P<0.05);不同分化程度、TNM分期、浸润深度、淋巴结转移及血管侵犯的病人血清lncRNA TPT1-AS1、ITGB3水平比较差异有统计学意义(P<0.05);lncRNA TPT1-AS1、ITGB3高表达组结直肠癌根治术后复发转移率显著高于低表达组(P<0.05);TNM分期、淋巴结转移、血管侵犯、lncRNA TPT1-AS1、ITGB3是影响结直肠癌病人术后复发转移的危险因素(P<0.05)。结论结直肠癌病人根治性切除术前血清lncRNA TPT1-AS1、ITGB3水平升高,与术后复发转移相关,可能成为结直肠癌预后判断的血清标志物。

整合素β3通过激活MAPK/ERK途径促进鼻咽癌细胞转移

鼻咽癌(NPC,nasopharyngeal carcinoma)作为我国南方及东南亚地区高发的一种头颈部恶性肿瘤,远端转移和局部复发是导致其治疗失败的主要原因。本研究通过对不同转移能力的鼻咽癌细胞进行分析,发现整合素β3(ITGB3,integrinβ3)在高转移鼻咽癌细胞中的表达明显高于低转移鼻咽癌细胞。随后的研究表明ITGB3的上调表达促进了鼻咽癌细胞迁移、侵袭、克隆形成以及黏附能力,同时促进了鼻咽癌细胞增殖并抑制其凋亡水平。进一步地,本研究发现,ITGB3主要通过激活MAPK/ERK途径,进而促进鼻咽癌细胞迁移、侵袭、克隆形成以及黏附。因此,研究揭示了ITGB3对鼻咽癌细胞转移的调控作用及其分子机制,为鼻咽癌细胞转移防治与治疗提供了新的理论基础。

分子阻尼器张力探针在细胞-整合素加载速率研究中的应用

目的整合素作为细胞表面的一种重要受体,其与细胞外基质的相互作用对细胞的黏附、迁移、增殖等生理过程至关重要。然而,目前对整合素在这些过程中的动态行为和力学特性的认识仍然有限。本文将介绍一种基于分子阻尼器的DNA张力探针,通过该探针能够估测细胞-整合素在细胞外基质上的加载速率。方法制备了含有一种分子阻尼器FL蛋白的DNA张力探针。使用该探针,通过荧光显微镜采集细胞二维平面的荧光信号,得到了3T3L1细胞和鱼鳞表皮细胞的力学图谱。并且,估算了不同细胞作用下,细胞-整合素的加载速率。结果带有和不带有FL的DNA张力探针对3T3L1细胞都能产生明显的信号响应,而对于具有较快爬行速度的鱼鳞表皮细胞时,不带有FL的探针信号明显,而带有FL的探针信号显著降低。结果表明,FL在整个探针中呈现了类似分子阻尼器的作用。将两种细胞的荧光亮度数据进行定量分析,并结合已报道的DNA和FL单分子力学文献结果,计算出细胞-整合素的加载速率也存在变化,加载速率从3T3L1细胞的约1800p N/s变成了鱼鳞表皮细胞的约2310p N/s。结论制备了一种带有分子阻尼器的DNA张力探针。使用该探针,开展了对不同细胞力学图谱的研究,并且估算出了不同细胞作用下,细胞-整合素的加载速率的变化情况。

选择素与整合素协同调控白细胞滚黏附的力学模型及其机理研究

在机体免疫过程中,白细胞(一种免疫细胞)在血管剪切流作用下,经由多种黏附分子调控的滚动黏附,是许多生理病理现象中共同涉及的基础生物学过程。尽管已有大量实验研究揭示两种具有不同生物物理、生物化学性质的黏附分子,既选择素和整合素,在调控白细胞滚动黏附过程中存在显著的协同现象。但是,这一不同黏附分子调控细胞滚动黏附的协同机制尚未清楚。为此,考虑剪切流体作用和细胞与基底间的多种特异性黏附分子反应,并基于连续介质力学和统计热力学建立了细胞在层流中的滚动黏附模型,开展相应的多种黏附分子调控特异性黏附界面力学的随机动力学仿真模拟(Monte Carlo simulations),通过研究不同黏附分子密度比下,细胞的滚动黏附动力学过程,发现在白细胞从血液流场运动到免疫位点的过程中,低亲和力的选择素黏附分子键简短地断开/闭合消耗细胞滚动动能,从而细胞以较低的速度滚动,使得细胞-血管壁界面间有充足的停留时间形成强亲和力的整合素黏附分子键。所预测出的细胞滚动黏附相与选择素/整合素密度比的依赖关系与已有实验观察结果规律一致。

整合素以纳米级分辨率感知配体高度

目的整合素是细胞膜上的力敏感受体,可以将细胞外基质的力通过细胞骨架传递到细胞核,在促进细胞黏附、铺展等方面发挥重要作用。前人研究表明,当整合素配体之间的间距小于70 nm时,整合素会形成簇以实现细胞的稳定黏附。这种空间传感特性表明整合素会根据配体距离的变化动态调整其自身组织形式。在细胞外基质中,整合素配体不仅在水平间距有变化,而且在垂直高度上也会发生变化。因此,本研究旨在探究整合素是否可以感知配体的高度变化。方法利用双链DNA片段开发了高度探针试剂盒,分别表示为1-bpp、18-bpp、24-bpp和30-bpp,长度范围为0.5~10 nm。随后,将3T3细胞和鱼鳞表皮细胞接种到探针表面并观测。使用Nikon Ti2E显微镜捕获整合素力信号,Mat Lab软件分析力信号强度。结果通过比较不同的探针组合,发现均表现出了相同的趋势,即较高的探针获得更多的断裂力信号。并且,整合素的高度灵敏度估计在1~2 nm范围内。低运动细胞和高运动细胞(如鱼鳞表皮细胞)都表现出这种高度偏好。利用blebbistatin抑制肌球蛋白后,发现不同高度配体的断裂力信号发生了改变,表明细胞骨架调节整合素配体高度的偏好性。结论新型纳米传感器能够检测整合素配体的高度差异,有助于了解细胞黏附的复杂性。

淋巴结基质刚度通过整合素介导细胞核形变进而促进T细胞活化

目的明确基质刚度在淋巴结中的变化,这种变化是否会通过力敏感受体整合素来影响T细胞的活化程度,以及这种机械力调控T细胞活化的力学生物学机制。方法针对淋巴结肿瘤转移的疾病背景,首先通过CT影像Hu值测量及纳米压痕仪和旋转流变仪离体检测,获得淋巴结刚度的变化范围。然后利用PEG水凝胶模拟淋巴结力学微环境,构建T细胞活化的调控体系,实现对于基质刚度和整合素介导力学黏附的独立可控。进一步通过免疫荧光、免疫蛋白印迹、酶联免疫吸附等实验探索基质刚度调控T细胞活化的规律及力学生物学机制,最后借助于力学模型对T细胞核的受力进行分析。结果通过对于刚度大小与配体黏附的独立调控,发现磷酸化Zap 70和IL-2的表达水平随着刚度的增加而升高,并且受整合素黏附作用的正向调控。进一步研究发现基质刚度增高时,整合素介导肌动蛋白细胞聚合增加,细胞核扁平化程度增大,促进YAP的核易位,最终增强了T细胞活化。并且通过对于皮质层肌动蛋白聚合力等力学载荷进行数值模拟,发现肌动蛋白聚合是T细胞核形变的主要原因。结论基质刚度通过整合素介导肌动蛋白细胞骨架聚合,进而诱导细胞核形变促进T细胞激活相关转录因子YAP的核易位,最终增强了T细胞活化。