乳腺癌是在乳腺上皮组织的恶性肿瘤,乳腺癌细胞的扩散转移会严重影响妇女身心健康甚至危及生命。而肿瘤细胞的扩散转移则受到肿瘤微环境的影响,其中血流体切应力是重要力学微环境之一,已经有研究证实流体切应力能够影响肿瘤细胞的迁移和侵袭,但是具体机制尚不清楚。细胞背部环形膜褶皱(circular dorsal ruffles)CDRs是一种在细胞背部膜表面形成的一种富含F-肌动蛋白的环状的膜突起结构,是细胞在受到胞外趋化因子包括血小板衍生的生长因子(PDGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、肝素生长因子(HGF)等刺激后细胞骨架发生重构从细胞的顶端伸展出来的。不同于其他的动态膜突起结构包括板状伪足、丝状伪足等,CDRs是一种瞬时的动态变化的结构从生成到解聚的时间是5-60min,在细胞背部表面快速形成环状结构后,紧跟着的就是这个结构的收缩,并最终解聚在胞内形成胞饮体。这种结构可以内化细胞膜上的整合素、受体酪氨酸激酶等,调节细胞的极化、迁移和肿瘤细胞的侵袭转移等。但是,CDRs形成相关的具体机制目前尚不清楚。因此,本课题主要研究CDRs形成是否参与了流体切应力诱导的肿瘤细胞的迁移,及其具体过程和分子调节机制。本研究选取了具高转移性的三阴性乳腺癌MDA-MB-231细胞为实验对象。我们通过实验探究首次观察到流体切应力作用可以刺激细胞CDRs形成,其中6dyn/cm~2流体切应力的作用效果最明显。通过3D成像和延时摄影实验进一步确认流体切应力可以促进CDRs结构形成。通过与PDGF和血清诱导形成的CDRs相比,无论是CDRs形成的数量,CDRs的面积等特征差异性很小,结果表明流体切应力刺激了乳腺癌细胞CDRs的形成。通过转染GFP标记的ARAP1-WT发现流体切应力能够募集ARAP1至CDRs处与CDRs标志物F-actin共定位,促进CDRs的形成,从而促进了细胞的迁移。紧接着通过转染GFP标记的ARAP1的下游目标蛋白Arf1,同样发现Arf1-WT可以被募集到CDRs处,促进CDRs的形成。同时我们还发现当转染GFP标记的ARAP1-R578K(Arf GAP结构域失活型)和Arf1-Q71L(失活型)后,细胞形成的CDRs数量减少及CDRs的面积、周长、长短轴明显减小,ARAP1和Arf1不仅参与了流体切应力刺激的CDRs的形成,还调控形成的CDRs大小。使用ILK(整合素连接激酶)抑制剂T315和转染ILK-siRNA降低ILK表达,则降低了CDRs的形成能力,当转染ARAP1-WT和Arf1-WT后又恢复了CDRs的形成;而当转染了ARAP1-R578K和Arf1-Q71L并没有使得CDRs形成得到恢复。建立划痕愈合模型研究发现,当转染ILK-siRNA抑制了切应力作用的划痕边缘细胞CDRs形成,再转染ARAP1-WT可以恢复划痕边缘细胞CDRs的形成,进而促进细胞的迁移。进一步探究发现流体切应力可以刺激胞内巨胞饮体的形成,且ARAP1和Arf1可以定位到流体切应力刺激的巨胞饮体上,与巨胞饮体的标志物TMR-dextran共定位,ARAP1和Arf1内化到细胞内进行转运。同时,在流体切应力的作用下,ARAP1和Arf1可以与早期内涵体标志物Rab5发生明显共定位,进行进一步的转运。最后,通过划痕实验发现,ARAP1和Arf1可以影响流体切应力调控的细胞迁移特性。综上所述,我们的研究发现流体切应力能够通过细胞膜上的力学感受器ILK调控ARAP1/Arf1依赖的CDRs形成细胞的迁移。本研究阐明了CDRs形成参与流体切应力诱导的乳腺癌细胞迁移,为乳腺癌发生转移的机制的探究提供了新的研究靶点和方向。