肝纤维病变的主要特征是胞外基质蛋白大量堆积,组织进行性硬化,其中环境物理硬度的变化对肝内细胞的生物学行为有着巨大的影响。基底硬度通过影响细胞粘附调整细胞预应力,进而影响细胞形态、骨架装配、黏着斑形成、细胞间连接方式等多种行为,这些行为对细胞表型的维持是至关重要的。本研究通过建立硬度可控的体外培养模型,探索基底硬度和细胞外基质密度对肝实质细胞生物学行为的影响,讨论了基质硬度变化在纤维化病变进程中的作用。目的:通过制备硬度可控聚丙烯酰胺培养基底模拟不同硬度的体外培养环境,研究肝细胞对不同硬度和胞外基质密度的响应,从而揭示肝纤维化病变过程中基质变硬对肝实质细胞的影响。方法:采用形态学观察,免疫荧光染色等手段,研究个体细胞和融合细胞在不同硬度、胞外基质密度的聚丙烯酰胺培养基底上细胞形态学、骨架装配方式、E-钙粘素表达、黏着斑蛋白-桩蛋白表达的差别;并通过图像分析软件对上述结果进行定量分析,揭示细胞生物学行为变化与基底硬度的相关性。结果:生长在不同硬度基底上细胞长短径比、球形指数差异显著(p<0.05);,细胞极化程度随基底硬度的增加而增加,较软质基底(3.6kPa)上细胞肌动蛋白微丝装配成沿细胞周边分布的环状结构,细胞间形成边-边接触的切向连接。而在硬度较高基底上,细胞肌动蛋白微丝装配成沿细胞长轴排布的应力纤维,细胞间形成辐射状细胞连接;免疫荧光染色显示,细胞中E-钙粘素的平均荧光强度随基底的变硬而减少,而桩蛋白平均荧光强度的则相反;融合细胞在软质基底上细胞有形成组织样三维结构的倾向(细胞团或条索装结构),而当裱衬胞外基质密度增加时细胞分散铺展,骨架装配方式未改变。结论: 1.不同硬度基底上细胞形态差异与其骨架装配和细胞间连结方式不同直接相关。2.细胞间连接和细胞与基底的粘附存在竞争关系,竞争结果由基底硬度决定。3.增加胞外基质密度可以增强细胞与基底的粘附作用,但对细胞的骨架装配、连接方式等影响不大。