BaTO_3/P(VDF-TrFE)纳米复合膜对干细胞铺展与增殖的影响

目的:对比考察不同钛酸钡含量的BaTO3/P(VDF-TrFE)压电纳米复合膜对大鼠骨髓间充质干细胞粘附、铺展和增殖活性的影响,为优化电活性引导组织再生膜材料的生物学性能提供基础。方法:采用溶液浇铸法制备出含有不同钛酸钡纳米颗粒含量(0vol%、1vol%、3vol%、5vol%)的BaTO3/P(VDF-TrFE)压电纳米复合膜,通过扫描电镜、原子力显微镜和X-射线衍射仪对材料表面形貌和化学成分进行检测,采用铁电测试仪对材料的压电性能进行测试。取P3-P5代大鼠BMSCs于极化处理后的含有不同钛酸钡BTO含量的BaTO3/P(VDF-TrFE)压电纳米复合膜上常规培养,分别用扫描电镜和CCK-8法检测BMSCs的粘附铺展和增殖情况。采用SPSS13.0软件,运用单因素方差分析进行统计学分析。结果:压电纳米复合膜的压电性能呈现钛酸钡含量依赖性。结论:含有5vol%钛酸钡纳米颗粒的BaTO3/P(VDF-TrFE)压电纳米复合膜有利于促进BMSCs的粘附、铺展和增殖。

基于AFM形态学观察的细胞铺展机理的假想

本研究提出了细胞铺展机理的三个可能模型:“橡皮泥”模型、“钢筋混泥土”模型和“自我膨胀”模型。应用原子力显微镜观察了处于不同铺展程度、具有不同形态的人骨髓间充质干细胞的整体和局部外部形貌,并根据观察结果,初步推断“钢筋混泥土”模型可能就是细胞铺展的机理。尽管证据还不够充分,需要进一步的研究,却为今后的研究提供了可能的模型和研究手段。细胞铺展机理的解决必将进一步促进细胞生物学和生物医学工程等学科的发展。

细胞铺展动力学的研究进展

细胞与细胞外基质之间的相互作用在细胞的迁移、分化、凋亡等生理过程中起着重要的作用,细胞铺展作为细胞与细胞外基质作用的第1步,受到了人们的广泛关注.首先阐述了细胞铺展的关键生物动力学过程,对铺展3个不同阶段的特点进行了总结和归纳,并运用力学的观点阐明了细胞铺展的驱动力及驱动机制,详细讨论了聚合力、黏附力以及细胞张力等3种主要作用力在细胞铺展过程中的作用规律以及相应的物理模型.在此基础上,从细胞的黏性流动及力学平衡两个方面出发,简要综述了已有相关研究结果的不足之处,介绍了当前建立细胞铺展动力学模型的主要思路,并探讨了今后面向细胞生物学需求的相关细胞动力学的研究方向.

海藻酸钠水凝胶中粘附位点及空间构建促进MG-63细胞铺展及成骨分化

细胞粘附与铺展是三维水凝胶基质中贴壁依赖型细胞存活所必须的两个条件,将细胞粘附位点的引入和凝胶中细胞铺展空间的构建相结合,提出了同时含有RGD多肽和明胶微球的粘附型大孔水凝胶模型,以促进细胞在其中的铺展与分化。该模型采用光交联海藻酸钠水凝胶为基础,同时引入RGD多肽和明胶微球,通过RGD多肽的共价接枝为细胞粘附提供前提,利用明胶微球在37℃下的快速降解性,为细胞的进一步增殖和铺展以及分化提供所需空间。结果显示,明胶微球的加入提高了凝胶的力学性能,同时降低了凝胶的溶胀率。RGD和明胶微球的引入能够很好地支持MG-63细胞在其中的增殖、粘附与铺展,并显著提高其碱性磷酸酶活性,上调成骨相关基因(BMP-2,COL-I和OCN)的表达。而在不含微球的RGD-ALG和ALG凝胶中,细胞铺展及成骨分化均受到很大抑制。

Prohibitin1基因沉默对人黑色素瘤细胞铺展、迁移及侵袭的影响

目的探讨RNA干扰(RNAi)沉默抗增殖蛋白Prohibitin1(PHB)基因对人恶性黑色素瘤A375细胞铺展、迁移和侵袭的影响。方法利用RNAi技术,将A375细胞分为对照组和观察组,对照组给予含10%FBS的DMEM培养,观察组加入脂质体Lipofectamine2000和PHB siRNA,均孵育24 h。采用RT-PCR法检测两组细胞中PHB mRNA的表达,Western blot法检测两组细胞中PHB蛋白的表达,铺展实验检测两组细胞在30、60、120 min铺展进程中的铺展情况,划痕实验检测两组细胞的迁移能力,Transwell侵袭实验检测两组细胞的侵袭能力。结果观察组细胞中PHB mRNA及蛋白相对表达量均低于对照组(P均<0.01)。铺展30、60及120 min时,观察组发生铺展的相对细胞数均均少于对照组(P均<0.01)。划痕后12、24 h,观察组细胞迁移面积均少于对照组(P均<0.01)。观察组细胞的侵袭能力小于对照组细胞(P<0.01)。结论 PHB基因沉默可有效抑制黑色素瘤细胞的铺展、迁移和侵袭进程。

整联蛋白依赖的Akt激活在内皮细胞铺展中的作用

目的探讨内皮细胞铺展的潜在分子机制。方法将体外培养的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)接种到纤维连接蛋白(fibronectin,FN)包被的孔板中,培养相应的时间后,检测HUVECs的铺展面积和Akt的磷酸化;在有些实验中,采用磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidyl inositol 3-kinase,PI3K)-Akt通路抑制剂和整联蛋白抑制剂预处理细胞后,再检测细胞的铺展面积以及PI3K-Akt的激活。结果当HUVECs接种到FN上,细胞铺展面积逐渐增加,在120 min到达平台期;内皮细胞接种15 min后,Akt磷酸化水平就显著增强,并于60 min到达峰值;PI3K-Akt通路抑制剂LY294002和渥曼青霉素都显著抑制FN介导的内皮细胞铺展;整联蛋白抑制剂RGDS短肽显著抑制FN介导的Akt激活以及内皮细胞铺展。结论整合蛋白依赖的Akt激活可能对FN诱导的内皮细胞铺展至关重要。

Twist shRNA对人宫颈癌细胞体外黏附、铺展及迁移能力的影响

目的通过RNA干扰抑制Twist基因在人宫颈癌HeLa细胞中的表达,观察Twist基因沉默对HeLa细胞体外黏附、铺展及迁移能力的影响。方法根据shRNA设计原则,构建两种靶向Twist基因的短发夹RNA(shRNA)干扰质粒,稳定转染HeLa细胞。通过荧光定量PCR及Western印迹法检测HeLa细胞中Twist基因mRNA和蛋白的表达水平,利用黏附实验、铺展实验和划痕实验检测其对细胞黏附力和迁移力的影响。结果成功构建的Twist shRNA真核表达载体稳定转染HeLa细胞后可显著降低Twist基因的表达。与对照组相比,Twist基因沉默组细胞的黏附、铺展及迁移能力明显下降(P<0.05)。结论成功构建的Twist shRNA真核表达载体,能有效抑制HeLa细胞黏附、铺展及迁移能力。

佛波酯促进NIH3T3细胞的铺展和聚焦粘附激酶的酪氨酸磷酸化

100nmol/L佛波酯(12-O-tetradecanoylphobol-13-acetate,TPA)能明显促进NIH3T3细胞在纤连蛋白(Fn)上的铺展,该作用能分别被酪氨酸激酶(tyrosinekinase,TK)抑制剂4′,5,7-三羟基异黄酮(genistein)和蛋白激酶C(proteinkinaseC,PKC)抑制剂calphostinC和神经鞘氨醇(sphingosine)所抑制.TPA作用于结合到Fn上的NIH3T3细胞,使其聚焦粘附激酶(focaladhe-sionkinase,FAK)的酪氨酸磷酸化程度较未处理细胞升高,于30min时达对照的204.0%,并存在浓度依赖性;该变化分别被上述抑制剂所拮抗;未经TPA处理的NIH3T3细胞和纤连蛋白结合诱导的FAK酪氨酸磷酸化亦分别被上述抑制剂所抑制.细胞松弛素D则无论TPA作用与否,都能完全阻断NIH3T3细胞的铺展和FAK的酪氨酸磷酸化.以上结果提示,TPA促进NIH3T3细胞在Fn上铺展的信号转导机制,与PKC的激活有关,进一步则可能通过影响FAK的酪氨酸磷酸化来实现,同时需要细胞骨架的参与;NIH3T3细胞和Fn结合并诱导FAK酪氨酸磷酸化的过程亦依赖于PKC和完整的细胞骨架.

不同基底硬度对人肝癌细胞黏附、铺展和迁移的影响

目的研究不同基底硬度对肝癌细胞黏附、铺展和迁移行为的影响及对细胞骨架装配方式和细胞表面黏附蛋白整合素β1表达的调控,探讨基底的力学特性在肝癌细胞恶性转移过程中的作用。方法通过调节丙聚酰胺和双丙烯酰胺的比率制备不同硬度的聚丙烯酰胺基底,并在基底表面裱衬2.5μg/mL纤维连接蛋白为细胞提供黏附位点;用显微观察并记录不同硬度基底上细胞黏附、铺展和迁移的变化,并用Image J软件定量分析;分别运用免疫荧光和流式细胞仪的方法检测不同基底硬度对肝癌细胞骨架装配和细胞表面整合素β1表达的影响。结果硬基底利于肝癌细胞的黏附和铺展并缩短细胞的铺展时间。过软(1.1 kPa)或过硬(玻璃)的基底都不利于肝癌细胞的迁移,肝癌细胞在中间硬度的基底上(10.7 kPa)迁移速率最高。硬基底促进细胞骨架的装配和整合素β1表达。结论基底硬度通过调节细胞骨架装配和整合素的表达从而影响肝癌细胞的黏附、铺展和迁移。

β2整合素介导的人中性粒细胞在ICAM-1裱衬表面的铺展动力学

目的研究由表达于人中性粒细胞表面的β2整合素与胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)裱衬表面相互作用介导人中性粒细胞铺展的动力学过程。方法以裱衬2%人血清白蛋白(human serumalbumin,HSA)和空白的底板为对照,分别考察裱衬了10、20和100μg/mL ICAM-1的底板上人中性粒细胞铺展比例随时间的变化规律。通过流式细胞仪检测人中性粒细胞β2整合素的表达量,以及采用抗体阻断β2整合素的CD11a或CD11b亚基,观察其在100μg/mL ICAM-1裱衬表面细胞铺展比例随时间的改变情况。结果中性粒细胞在裱衬2%HSA的表面不铺展,在裱衬ICAM-1表面的铺展动力学依赖于ICAM-1浓度,并与β2整合素表达量相关;抗CD11b抗体阻断后,中性粒细胞在裱衬ICAM-1表面的铺展明显减少。结论人中性粒细胞在ICAM-1表面的铺展是由β2整合素与其配体ICAM-1特异性相互作用介导的,并且CD11b亚基对铺展过程起主要调控作用。

潞党参多糖对宫颈癌细胞SiHa增殖和迁移的影响

以上党地区道地药材潞党参的多糖成分(Lu Dangshen polysaccharides,LDP)为对象,研究其对人宫颈癌细胞Si Ha的增殖及迁移的影响。通过MTT法检测LDP对Si Ha细胞增殖的影响。通过细胞黏附试验、铺展试验和划痕试验,分析LDP对Si Ha细胞迁移的影响。结果显示,LDP显著抑制了Si Ha细胞的增殖,IC50值为0.68 mg/m L;LDP明显抑制了Si Ha细胞与外基质的黏附作用,延缓了其铺展过程,并抑制了其体外迁移运动能力。LDP对人宫颈癌细胞Si Ha的增殖、黏附、铺展以及迁移运动能力具有显著的抑制效应,具有开发为肿瘤治疗的辅助药物及保健食品的价值。

纤维粘连蛋白修饰的多孔PLGA对大鼠骨髓间充质干细胞粘附和增殖的影响

目的探讨经纤维粘连蛋白(Fn)修饰的聚乙醇酸乳酸共聚物(PLGA)对骨髓间充质干细胞(MSCs)粘附和增殖的影响。方法用密度梯度离心法和贴壁培养法相结合获得SD大鼠的骨髓间充质干细胞,培养后以不同的浓度分别接种于PLGA上。其中,预先包被纤维粘连蛋白的PLGA作为实验组,未经纤维粘连蛋白修饰的作为对照组。分别于3、6、9h和7、14、21d收获细胞,通过细胞记数法测定细胞数,反映细胞的粘附和增殖情况。并通过电镜观察细胞在材料上的形态和贴附情况。结果纤维粘连蛋白能明显促进MSCs在PLGA上的粘附和增殖:在6、9h和7、14、21d时间点上实验组与对照组相比细胞数差异均有显著意义(P<0.05和P<0.01)。电镜证实实验组细胞贴附良好,为多角或梭形;对照组细胞数少,细胞铺展差,多为圆形。结论纤维粘连蛋白能促进MSCs在高分子材料上的粘附和增殖。

细胞外基质硬度和厚度对细胞生长的影响

背景:细胞外基质的力学性质会影响细胞的铺展、增殖和分化,对于组织工程和再生医学研究及应用均有极其重要的意义。目的:总结近年来有关基质力学性质对细胞生长的影响,并分析基质厚度和硬度之间是否存在关系,为体外构建功能性组织提供实验方法参考。方法:作者检索1988至2016年百链云数据库和PubMed数据库,选择与基质力学性质对细胞生长影响有关的文献,进行系统整理、总结归纳和分析。结果与结论:检索到文章254篇,最终纳入43篇。通过总结及分析发现黏附在基质上的细胞结构和功能与其所处的外环境有很大的关系。体外模拟实验表明基质硬度的增大会使得细胞的形态发生变化,铺展面积增大,增殖水平提高,同样也会对细胞的分化有影响。当基质厚度在一定范围内时,细胞可以感知到基质厚度的变化。当基质厚度超过一定范围,细胞则感知不到基质的厚度,影响细胞的主要是基质的硬度及其交联程度,此厚度范围从几微米到60μm不等,与接种细胞的水平尺寸有关。

基底拓扑结构对细胞生物学行为的影响

基底拓扑结构是调控细胞生物学行为的重要因素之一。越来越多的研究表明人工构建的基底拓扑结构对工程化控制体外细胞培养的微环境、探究细胞与基底相互作用机理及医学植入物表面处理具有重要意义,然而,尽管关于该主题已发表了大量论文,但是由于细胞类型、基底材料、几何形状和测量参数等的差异,很难建立基底拓扑结构对细胞行为影响的显著趋势。本文梳理了基底拓扑结构的常用制造工艺,分析了不同基底拓扑结构对不同细胞的形态、迁移、增殖和分化的影响,讨论了可能存在的分子响应机理,以期对细胞力学的学术研究提供新的视角和基础资料。

ANLN缺失后Hela细胞的力学特性与骨架蛋白变化分析

背景:目前关于ANLN蛋白在细胞分裂间期调节细胞形态、细胞-细胞间接完整性以及胞质分裂中稳定收缩环的作用已经明确,但其对细胞力学性能和骨架蛋白的影响还鲜有报道。目的:探讨ANLN缺失对分裂间期细胞力学特性与骨架蛋白的影响。方法:通过原子力显微镜分别测量正常Hela细胞与siRNA敲降ANLN的Hela细胞的表面弹性模量和破膜力;采用激光共聚焦显微镜观察正常Hela细胞与siRNA敲降ANLN的Hela细胞的肌球蛋白ⅡA以及肌动蛋白纤维分布特征。结果与结论:①敲降ANLN的Hela细胞的表面弹性模量明显高于未经处理的正常Hela细胞,与敲降ANLN的细胞相比,正常细胞的表面弹性模量更倾向于极性分布(两极间逐步降低),但两组细胞长轴边缘区域的破膜力并没有明显差别;②ANLN敲降组细胞在边缘位置有较低的肌球蛋白ⅡA分布;③ANLN敲降组近底层细胞-细胞连接区域的肌动蛋白纤维趋向更散乱,并且细胞内纤维束沿长轴排列不明显,中层有细胞间隙变大的倾向;④结果说明,敲降ANLN对细胞的边缘区域影响最大,ANLN的缺失会导致细胞边缘区域更频繁的重构,细胞需要聚集更多的骨架蛋白及其结合蛋白来稳定细胞状态,导致了更高的表面弹性模量。

基底力学性质调控细胞的体积和迁移

目的探究基底力学性质对细胞体积的调控机制,并明确体积变化在细胞趋硬性迁移中的作用。方法通过调控PDMS基底的交联比制作不同硬度的均匀基底或者具有硬度梯度的基底,使用原子力显微镜测量基底的力学性质,并采用荧光显微镜和共聚焦显微镜三维成像法测量细胞体积和监测细胞迁移。结果(1)在均匀硬度基底上,随着基底的硬度、可黏附面积和黏附能密度的增大,细胞铺展面积增大而细胞体积急剧减小;通过药物抑制实验发现。

沙尔威辛抑制肿瘤细胞黏附机理研究取得重要进展

上海药物所丁健研究员带领研究生周晋等对沙尔威辛引起的肿瘤细胞黏附能力下降的机制进行了深入研究。他们发现沙尔威辛剂量依赖性地抑制MDA-MB-435细胞与整合素配体纤粘蛋白和Ⅰ型胶原的黏附，而对多聚赖氨酸介导的非特异性黏附没有影响。沙尔威辛还可以破坏纤粘蛋白诱导形成的粘着斑和应力纤维，从而破坏细胞铺展的形态．

胶原蛋白促进成骨细胞在磷灰石基质上增殖和分化

骨质主要由Ⅰ型胶原和磷灰石组成,并通过骨重建实现更新。在骨重建过程中,逆转期细胞改造破骨细胞留下的骨吸收表面,并沉积一层薄层蛋白质(主要是胶原蛋白)形成逆转线,这是骨吸收与骨形成偶联的必要步骤。胶原层对成骨细胞的生长和新骨质的形成至关重要。为了验证这一假设,本工作利用改良型模拟体液有效地制备了具有连续完整结构的类骨磷灰石基质,然后将该基质以及表面形成薄层胶原蛋白的基质培养成骨样细胞MC3T3-E1并诱导其分化,检测细胞粘附、增殖和两种成骨分化标志物的表达。结果表明,磷灰石基质上的成骨细胞表现出形态收缩、增殖和分化延迟,并倾向于在分化之前分泌更多的胶原蛋白。在形成薄层胶原蛋白的磷灰石基质上,成骨细胞保持铺展形态和较高的增殖率,并在诱导分化后表达高水平的碱性磷酸酶。这很可能表明,在骨重建过程中,逆转期细胞在骨吸收表面的磷灰石骨质上形成胶原蛋白对成骨细胞的附着、增殖和分化很重要。

VEGF通过调节黏着斑促进间充质干细胞的黏附及铺展

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有多向分化潜能并能在体外趋化剂或细胞因子的作用下进行定向迁移,体内移植后可趋向迁移至脑瘤病灶区。细胞黏附是细胞迁移的首要条件,了解细胞黏附及其调控有助于细胞迁移机制的研究。细胞黏附及铺展涉及到黏着斑(fo-cal adhesions,FAs)的动态变化以及细胞骨架的重排。细胞铺展面积在黏附过程中逐渐增大,黏附初期形成的小的黏着复合物逐渐成熟,聚集在一起形成较大的FAs。肌动蛋白(F-actin)聚集形成的螺线圈样微丝结构逐渐被应力纤维代替,细胞也由圆形变为具有极性的梭形或多角形。黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)和桩蛋白(paxillin)具有调节FAs聚合及骨架重排的作用,其中,Y397-FAK和Y31/Y118-paxillin的磷酸化活性在细胞铺展过程中不断变化。FAs组装时,Y397-FAK的磷酸化活性升高;FAs成熟后,Y397-FAK的磷酸化活性下降。活化的FAK能够磷酸化Y31/Y118-paxillin,激活的paxillin参与调节细胞骨架的形成和排列。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)诱导的MSCs黏附过程中,细胞面积变大,完全铺展的时间缩短,黏着斑及细胞骨架的形成均提前。另外,VEGF诱导的细胞铺展过程中形成的FAs形态细长,数量较多。该研究表明,VEGF通过调节黏着斑和细胞骨架促进MSCs的黏附与铺展,提示VEGF可以通过调节黏着斑进而调控MSCs的定向迁移,为细胞迁移行为的研究提供理论基础。