小鼠骨髓干細胞力學(xué)特性研究.pdf

1、骨髓干細胞是骨髓來源的多潛能細胞，在適當?shù)臈l件下可以進行擴增，并保持向一系列組織譜系分化的潛能，如成脂細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、肝細胞等。在誘導(dǎo)分化過程中細胞結(jié)構(gòu)及功能均會發(fā)生變化，分化后的骨髓干細胞形態(tài)呈長梭形或橢圓形，用染色劑或抗體可以檢驗其誘導(dǎo)分化情況。這些研究成果使得科學(xué)家們開始廣泛關(guān)注骨髓干細胞的應(yīng)用價值。在分化過程中，干細胞的形態(tài)和力學(xué)特性伴隨著調(diào)控機制和信號傳導(dǎo)的作用也隨之變化，這些變化體現(xiàn)在細胞體積、骨架結(jié)構(gòu)、微絲形態(tài)及

2、牽引力的大小和分布上。但目前關(guān)于骨髓干細胞分化過程中力學(xué)特性變化的研究還非常有限，我們試圖通過觀察骨髓干細胞在誘導(dǎo)分化過程中的牽引力變化，探索干細胞在分化過程中力學(xué)特性的變化規(guī)律和機制。
　　細胞牽引力（Cell Traction Forces, CTFs）是骨髓干細胞最為重要的力學(xué)參數(shù)之一。細胞中肌動球蛋白的相互作用和肌動蛋白的聚合作用使細胞產(chǎn)生力，并通過黏著斑施加到細胞外基質(zhì)上，從而產(chǎn)生細胞牽引力。此前研究發(fā)現(xiàn)：人體細胞癌變過

3、程中細胞牽引力呈現(xiàn)變小趨勢，Pinch-3蛋白缺失的細胞其牽引力也明顯下降。此外，細胞牽引力受細胞內(nèi)調(diào)控因子的控制，如平滑肌肌動蛋白（Smooth Muscle Actin，SMA）。因此本試驗選擇小鼠骨髓干細胞作為試驗材料，應(yīng)用顯微鏡追蹤法（Cell traction force Microscopy，CTFM）為手段，對干細胞成脂和成骨誘導(dǎo)分化前后的CTFs及其相關(guān)蛋白和微絲骨架進行觀察研究和分析，旨在探究干細胞分化過程中的力學(xué)特性

4、演變規(guī)律和機制。
　　目的：通過對小鼠骨髓干細胞成脂及成骨誘導(dǎo)分化前后細胞牽引力、SMA蛋白及細微絲骨架相應(yīng)變化的觀測、分析，比較細胞成脂、成骨誘導(dǎo)分化前后的力學(xué)特性變化情況，探究小鼠骨髓干細胞在成脂、成骨誘導(dǎo)分化過程中的力學(xué)特性演變規(guī)律。
　　方法與結(jié)論：
　　1.細胞的獲取與增殖。取小鼠股骨及脛骨骨髓，利用差速貼壁法聯(lián)合24小時首次換液法分離出小鼠骨髓干細胞。恒溫恒CO2培養(yǎng)并傳代，培養(yǎng)至濃度適中時留作實驗備用。<

5、br>　　2．顯微鏡追蹤法測算成脂及成骨誘導(dǎo)分化前后的牽引力分布情況、最大位移、牽引力最大值、均方根牽引力等數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示：細胞經(jīng)成脂誘導(dǎo)分化后CTFs呈明顯增大趨勢，增大約32％。成骨誘導(dǎo)分化后CTFs也呈增大的趨勢，且較成脂誘導(dǎo)分化后增大明顯，增大約48%。表明干細胞分化過程與CTFs密切相關(guān)。
　　3.熒光抗體染色法觀察分析細胞成脂、成骨誘導(dǎo)分化前后單細胞SMA蛋白含量的變化。結(jié)果顯示：細胞成脂及成骨誘導(dǎo)分化后細胞染色亮度均

6、高于分化前，說明成脂及成骨誘導(dǎo)分化后SMA蛋白的含量均升高，且成骨誘導(dǎo)分化后SMA蛋白的含量高于成脂誘導(dǎo)分化后SMA蛋白的含量。
　　4.羅丹明-鬼筆環(huán)肽染色法檢測細胞成脂、成骨誘導(dǎo)分化前后細胞微絲骨架的變化。結(jié)果顯示：細胞成脂及成骨誘導(dǎo)分化后亮度均降低，說明微絲變細，著色變淺，排布稀疏且相對不規(guī)則。成脂誘導(dǎo)分化較成骨誘導(dǎo)分化變化程度低。
　　5.蛋白質(zhì)印跡法檢測成脂、成骨誘導(dǎo)分化前后一定量細胞中總SMA蛋白的含量。結(jié)果顯示