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背景和目的:血管损伤后新生内膜形成是血管再狭窄(restenosis,RS)等病变的病理基础,严重影响了经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention,PCI)的远期疗效,因而对RS的防治成为心血管病领域研究的重要课题。RS发生是一个复杂的过程,球囊损伤,局部血管内膜撕裂,加之继发的炎症刺激,使局部血管组织细胞的生物学特性发生改变,损伤的内膜创面不能及时修复,中膜层血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)通过损伤的内弹力层向内膜下迁移,并发生增殖,最后导致增生的新生内膜形成。有效干预损伤局部血管组织细胞的生物学行为,促进内皮细胞修复,抑制VSMCs向内膜下的迁移,是RS防治研究的重要内容之一。对胚胎发育中组织形成、炎症反应及损伤修复的细胞生物学研究结果发现,局部组织或细胞存在着内生性电场(electirc fields, EFs),这一EFs正常时处于一种动态平衡状态。在一定因素作用下,如处于组织的胚胎发育期、损伤及炎症因子作用等,可改变局部的电场平衡,形成电位差,使细胞定向、有序生长,是最终形成组织或修复组织的一个重要条件。关于EFs对细胞生物学行为影响的进一步研究表明,在EFs作用下,细胞顺EFs方向进行恰当的趋化运动,在胚胎期主要是形成组织和器官,而在成年动物则主要参与组织的损伤修复。血管RS的发生中,VSMCs通过损伤的弹力纤维层向内膜下迁移并发生增殖是其关键因素之一,因此,对RS发生中有关细胞生物学行为的干预和调节就是其防治的最关键环节。局部EFs对细胞的生物学行为有着明显影响,使细胞定向迁移,那么,可不可以通过外加局部EFs的方式,在血管RS的防治中应用EFs的这一作用呢?本课题拟设计制作体外干预EFs发生装置,利用该装置作用于培养的大鼠VSMCs,研究EFs对VSMCs迁移、增殖行为的影响,以及EFs影响细胞运动的发生和调控机制。为调控VSMCs迁移行为寻找新的方法和技术。方法:(1)参考国外文献报道,改进外加EFs干预装置,包括电源、电极系统、细胞培养室,可以模拟生理EFs,作用于培养的VSMCs,并能在显微镜下动态观察细胞行为的改变。(2)采用胶元酶消化法培养大鼠主动脉VSMCs,较早期传代细胞用于实验。(3)采用EFs干预培养的VSMCs,细胞置于显微镜培养条件或细胞培养箱中。<WP=11>CCD间断显微细胞图象记录和分析,研究不同强度EFs、不同作用时间对VSMCs迁移和细胞形态的影响。采用免疫细胞化学染色方法观察EFs作用后VSMCs PCNA表达情况,研究细胞增殖改变。(4)CCD间断显微细胞图象记录和分析,研究不同细胞生长因子、不同浓度AngⅡ参与情况下,EFs对VSMCs迁移行为的影响。(5)采用免疫细胞化学或免疫荧光染色方法检测EFs干预后,与VSMCs迁移密切相关的PDGFR、AT1R和AT2R等受体的表达情况,研究EFs影响VSMCs发生的机制。(6)采用激光共聚焦技术检测EFs干预后,与细胞运动行为有关的肌动蛋白细胞骨架F-actin的表达,研究EFs作用的可能机制。结果:(1)改进并制作EFs干预装置,使电源可以输出微安级强度的直流EFs,精确可调,模拟生理EFs;电极系统具有良好的导电性,可避免电极电解产物进入培养基,保持培养基的稳定性;细胞培养室明显提高局部电阻,最大限度保证局部环境稳定,减少生理EFs的电流和欧姆热,可以保证细胞在培养条件下长期存活,并能在显微镜下观察细胞行为。以上条件保证EFs干预条件稳定可靠,可用于EFs影响VSMCs行为的研究。(2)采用胶元酶消化法进行大鼠主动脉VSMCs的原代培养,所得细胞形态和生长稳定,经形态学和α-SM-actin免疫细胞化学染色鉴定证实为VSMCs,采用较早期传代细胞进行研究。(3)在含有10%FBS的培养基中,细胞在EFs作用下显示明显的趋化反应。在100250mV/mm EFs中,细胞向阴极迁移。对单个细胞和细胞团,在150mV/mm,细胞定向迁移的速度没有明显提高。150mV/mm EFs长时间作用于培养的VSMCs,细胞向阴极迁移的距离明显高于无EFs作用对照组,细胞向阳极迁移受到抑制。EFs作用下,部分细胞的片状伪足向阴极面伸展。细胞向阴极迁移,需要培养基中血清存在。在无血清的培养基中,细胞在250mV/mm EFs中没有定向迁移。(4)150mV/mm EFs长时间作用于培养的VSMCs,在24、48、72小时,细胞PCNA表达与对照培养细胞未见明显差异。(5)在无血清培养基中补充PDGF-BB、bFGF、TGF-β1时,部分恢复细胞向阴极迁移。其中PDGF-BB的作用较强,与DMEM培养VSMCs相比,DMEM + PDGF-BB培养VSMCs向阴极迁移明显增强,但仍然低于DMEM +10%FBS培养VSMCs。bFGF和TGF-β1作用类似。(5)在150mV/mmEFs中,DMEM +10%FBS +10-6、10-7 mol/L AngⅡ培养VSMCs明显向阴极迁移,与DMEM +10%FBS培养VSMCs相差显著。DMEM +10-6、10-7 mol/L AngⅡ培养VSMCs在EFs中迁移速度增加,没有定向改变。(6)EFs 150mV/mm,干预DMEM +10%FBS培养VSMCs ,细胞内PDGFR表达增加,部分细胞内PDGFR表现为不对称分布,集中在细胞朝向EFs阴极面的胞浆中。PDGFR上调在EFs作用5分钟即出现,可持续6小<WP=12>时。(7)EFs 150mV/mm,干预DMEM +10%FBS培养VSMCs ,细胞内AT1R表达增加,可持续6小时以上,没有发生细胞不对称分布。AT2R表达没有改变。(8)EFs150mV/mm,干预DMEM +10%FBS培养VSMCs,激光共聚焦显微镜显示EFs作用5分钟,胞浆内F-actin分布即开始?