肥大心肌細(xì)胞的生物力學(xué)特性及其調(diào)節(jié)機(jī)制.pdf

1、目的:過(guò)去，人們比較重視心肌細(xì)胞主動(dòng)收縮力的產(chǎn)生和影響機(jī)制，而忽略了心肌細(xì)胞被動(dòng)生物力學(xué)特性。然而，根據(jù)近年來(lái)大量的研究結(jié)果，我們提出在心肌細(xì)胞病理情況下，后者可能更為重要。本研究目的就在于觀察肥大心肌細(xì)胞骨架、生物力學(xué)特性的變化規(guī)律，并進(jìn)一步闡明細(xì)胞骨架改變對(duì)肥大心肌細(xì)胞生物力學(xué)特性的具體影響及其調(diào)節(jié)機(jī)制。 方法:利用分步消化—差速貼壁法培養(yǎng)新生Wistar大鼠心肌細(xì)胞。將腎上腺素加入心肌細(xì)胞建立肥大心肌細(xì)胞模型后，再分別加入

2、細(xì)胞骨架干預(yù)劑秋水仙素(Col，細(xì)胞骨架微管解聚劑)、細(xì)胞松弛素D(Cyto-D，細(xì)胞骨架微絲解聚劑)和紫杉醇(Taxol，細(xì)胞骨架微管聚合劑)。同時(shí)，在培養(yǎng)的肥大心肌細(xì)胞中加入Genistein以抑制蛋白酪氨酸激酶(PTK)活性。光學(xué)顯微鏡下觀察心肌細(xì)胞搏動(dòng)頻率；利用同步攝像技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像分析系統(tǒng)測(cè)定心肌細(xì)胞收縮前后表面積，心肌細(xì)胞收縮幅度以心肌細(xì)胞收縮前后表面積的變化表示；通過(guò)微管吸吮法檢測(cè)心肌細(xì)胞粘彈性。RT-PCR法檢測(cè)心肌細(xì)

3、胞骨架蛋白(包括微絲蛋白actin、α-actinin、微管蛋白α-tubulin以及結(jié)蛋白desmin)mRNA的表達(dá)。分別采用免疫細(xì)胞熒光化學(xué)與WesternBlot檢測(cè)細(xì)胞骨架蛋白的分布、密度及含量。同時(shí)，我們還通過(guò)WesternBlot測(cè)定了細(xì)胞骨架蛋白磷酸化水平。此外，我們采用PTK活性檢測(cè)試劑盒測(cè)定了細(xì)胞骨架相關(guān)蛋白激酶的活性。 結(jié)論:實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，肥大的心肌細(xì)胞被動(dòng)生物力學(xué)特性(粘彈性)發(fā)生了明顯的改變，細(xì)胞骨架的

4、僵硬度增加，細(xì)胞的收縮阻力增大；肥大心肌細(xì)胞的收縮性增加可能正是其克服收縮阻力增大的一種代償性表現(xiàn)。研究結(jié)果顯示肥大心肌細(xì)胞骨架各成分蛋白的含量和密度均顯著增加，排列紊亂而不規(guī)則。加入細(xì)胞骨架干預(yù)劑(秋水仙素和細(xì)胞松弛素D)處理后，肥大心肌細(xì)胞的微管及微絲蛋白含量和密度降低，排列整齊規(guī)則，同時(shí)，心肌細(xì)胞粘性減弱而彈性增強(qiáng)，細(xì)胞的順應(yīng)性增加，收縮阻力減小，其收縮性因此顯著增大；加入另一細(xì)胞骨架干預(yù)劑(紫杉醇)后，肥大心肌細(xì)胞骨架微管蛋白表

5、達(dá)密度增加，微管排列更為紊亂，而心肌細(xì)胞粘性增強(qiáng)、彈性減弱，細(xì)胞順應(yīng)性降低，收縮阻力增大，其收縮性隨之明顯下降；加入酪氨酸激酶抑制劑處理后，細(xì)胞骨架蛋白磷酸化水平降低，心肌細(xì)胞粘性增強(qiáng)而彈性減弱，細(xì)胞收縮性也顯著下降。上述研究結(jié)果提示在心肌肥大的病理前提下，心肌細(xì)胞被動(dòng)生物力學(xué)特性(粘彈性)的改變可能比其主動(dòng)收縮性的變化更為重要；同時(shí)，本研究還表明心肌細(xì)胞骨架蛋白的改變，尤其是它們?cè)诤?、密度、分布及磷酸化水平方面的變化可能?duì)肥大心肌細(xì)