Effects of cyclic tension stress on proliferation of fibroblasts

目的 探讨周期性张应力对体外培养的小鼠胚胎成纤维细胞增殖特性的影响.方法 将体外培养的L929细胞分为加力组与对照组,加载周期性张应力的细胞为加力组,不加力的为对照组.应用细胞应力加载系统对L929细胞加载8％形变率、0.1 Hz的周期性张应力,分别在加力1h、2h、4h和8h后应用流式细胞仪分析细胞周期；四甲基偶氮唑盐比色法分析细胞的增殖活性.结果 加力组加力1 h(q =5.532,P＜0.01)与2 h(q=6.569,P＜0.01),S期细胞比率(S-phase fraction,SPF)较对照组出现了下降,并伴有细胞数量的增加(P＞0.05)；加力组在加力4h后,SPF较对照组下降(P＞0.05),细胞数量增加(P＞0.05)；加力组在加力8h后,SPF较对照组开始出现增高(q =4.287,P＜0.05),细胞数量显著增加(q=5.202,P＜0.01).结论 8％形变率、0.1 Hz的周期性张应力引起细胞增殖活性的变化,表现为随应力加载时间的延长,细胞的增殖活性出现先被抑制、后被促进的改变.     

不同加载时间周期性张应力对大鼠颅底软骨细胞的影响

目的: 构建颅底软骨细胞体外培养力学刺激模型,研究周期性张应力对颅底软骨细胞主要细胞外基质（Ⅱ型胶原）和Sox9表达的影响。方法: 采用FX-5000T应力加载系统对体外培养的第2代大鼠颅底软骨细胞分别施加3、6、12、24 h的周期性张应力,加力值均为10%形变率,频率均为1 Hz。加力后即刻收集细胞,提取总RNA,实时荧光定量 PCR技术检测颅底软骨细胞Ⅱ型胶原（type-Ⅱcollagen,Col-Ⅱ）和Sox9 mRNA的表达。采用SPSS 17.0软件包对数据进行统计学分析。结果: 与对照组（加力0 h）相比,加力3 h组Col-Ⅱ和Sox9表达下降,且后者有显著差异（P<0.05）;加力6 h组Col-Ⅱ和Sox9表达显著下降（Col-Ⅱ,P<0.01;Sox9,P<0.05）;加力12 h组Col-Ⅱ和Sox9表达较6 h组有所上升,与对照组相比差异无统计学意义;加力24 h组中,两者表达与对照组相比显著升高（P<0.05）。结论: 周期性张应力可影响颅底软骨细胞增殖及细胞外基质合成,加力短时间基质合成抑制,增加加力时间则明显促进基质合成,且成软骨分化标志物Sox9 mRNA表达水平差异先于Col-Ⅱ出现。     

周期性张应力对人牙周膜细胞Periostin表达的影响

目的:研究在机械力作用下人牙周膜细胞(h PDLCs)内Periositn(PN)m RNA和蛋白的表达变化。方法:采用组织块酶消化法培养h PDLCs,经鉴定后将第4代细胞随机分为4个实验组和1个对照组(非加力组),4个实验组分别采用Flexcell-5000 Tension System应力加载系统对h PDLCs加载6、12、24、48 h的周期性张应力;然后采用q RT-PCR、Western blot分别检测各组h PDLCs中PN m RNA和蛋白的表达变化。结果:在正常h PDLCs中表达PN m RNA和蛋白;与对照组相比,加力6 h后,PN m RNA和蛋白的表达水平均明显降低(P<0.05);加力12 h后,PN m RNA和蛋白的表达均逐渐升高,并持续至24 h达最高水平(P<0.05);而在加力48 h时,PN m RNA和蛋白表达均明显下降,并恢复至对照组的表达水平(P>0.05)。结论:机械力可诱导h PDLCs中PN的表达增强及活化,且具有时间依赖性;提示PN可能参与了细胞内生物力学信号的转导。     

周期性张应变对人牙髓细胞形态、存活率和增殖活性的影响

目的：研究周期性张应变对人牙髓细胞形态、存活率和增殖活性的影响。方法：取新鲜拔除的健康恒牙牙髓,采用组织块贴壁法培养原代人牙髓细胞,通过Flexcell细胞应力培养系统,分别加载2%和8%的周期性张应变,加载频率为1Hz,加载时间分别为0.5h、12h及24h,以未加载的静态细胞作为对照组。应用倒置相差显微镜、台盼蓝法及MTT法分别检测细胞形态、存活率和增殖活性的变化。数据采用SPSS16.0软件包进行单因素方差分析。结果：张应变加载后,贴壁的牙髓细胞形态为长梭形,有明显的极性突起,并且排列趋向一致,加载24h变化更明显。2%、8%加载组细胞的存活率显著大于对照组,12h加载组细胞存活率最高,24h加载组略有下降。2%、8%加载组细胞的增殖能力与对照组相比增加,2%组加载24h增加最明显（P〈0.01）。结论：周期性张应变对离体培养的人牙髓细胞形态、存活率和增殖活性有明显影响,并呈应变大小和时间依赖性。     

周期性张应力对牙周膜成纤维细胞增殖的影响

目的 探讨周期性张应力对人牙周膜成纤维细胞(hPDLF)增殖的影响及其机制。方法采用多通道细胞牵张应力加载系统,以hPDLF为对象构建细胞体外培养-力学刺激模型。加力组分别给予1、2、4、6、12和24h的力学刺激,刺激幅度10％、频率为0.1 Hz。以静态组为对照组。应用细胞计数试剂-8(CCK-8)检测hPDLF增...     

张应力对小鼠蝶枕软骨联合细胞增殖及低氧诱导因子- 1α表达的影响

目的:了解循环张应力对小鼠颅底蝶枕软骨联合细胞(SOSCs)增殖及低氧诱导因子-1α表达的影响。方法:采集1 d龄小鼠的SOSCs进行体外培养,对第三代细胞加载牵张形变率分别为3%、6%、9%,频率为1 Hz,持续时间为1 h的循环张应力;用流式细胞术测算细胞增殖指数,用蛋白免疫印迹技术分析Hif-1α的表达水平。用按相同条件培养但不加力的细胞作为对照。结果:各实验组细胞的增殖指数和Hif-1α相对表达量都高于对照组(P<0.05);其中,6%牵张形变率组的细胞增殖指数和Hif-1α相对表达量较对照组增加最多。结论:适宜强度的循环张应力对体外培养小鼠SOSCs的增殖和Hif-1α表达具有促进作用。     

周期性牵张应力下成肌细胞面积、周长的变化研究

目的基于成熟的细胞力学加载和细胞图像处理、分析方法,从细胞层次上定量观察成肌细胞周期性牵张应力加载后的面积、周长的时间改建效应。方法通过4点加力装置给成肌细胞施与各种时间段的生理性牵张应力(0.1Hz,2000μstrain),在相差显微镜下观察并记录细胞形态变化;借助计算机细胞图像处理和分析系统对成肌细胞形态进行定量分析。结果加力组和对照组的成肌细胞面积、周长测量值在加力0.5、1.0、2.0h后,两者差异不大,加力4h后两者的差异开始出现,加力8h后两者的差异变得明显;随着加力时间的延长,加力组和对照组间细胞形态参数测量的差别越来越明显。而去除细胞力学刺激后,成肌细胞形态都出现回复趋势。结论连续加力时细胞形态面积、周长变化明显,而停止加力后细胞面积、周长有回复的趋势。     

不同加载频率拉应力对髁突软骨细胞增殖分化的影响

目的:探讨不同加载频率的拉应力对髁突软骨细胞增殖、分化的影响。方法:体外分离2周龄新西兰兔髁突软骨细胞,对细胞施加2 h/d,为期3 d的不同频率(0 Hz、0.1 Hz、0.5 Hz、1 Hz)的拉应力。采用CCK8检测细胞增殖水平,实时荧光定量RT-PCR检测Sox9、Runx2、VEGF的表达。结果:细胞增殖水平在静止性(0 Hz)组显著高于周期性加力(0.1~1 Hz)组和对照组;Sox9、Runx2、VEGF表达在0.5 Hz组和1 Hz组显著高于静止性(0 Hz)组和对照组。结论:不同加载频率拉应力对髁突软骨细胞增殖分化有差异性影响。     

体外张应力对人牙周膜细胞串珠素表达的影响

目的： 观察体外周期性张应力对人牙周膜细胞（human periodontal ligament cells, hPDLCs）串珠素的表达影响,探讨应力作用下牙周组织改建的分子机制。方法：采用酶消法分离培养hPDLC,通过应力加载仪对细胞施以12% elongation、1 Hz的单轴张应力。加力时长分别为0、12、24、48 h。然后通过实时定量PCR和ELISA方法分别检测张应力下不同时间点串珠素基因和蛋白的表达变化。采用SPSS19.0软件包对数据进行统计学分析。结果：张应力加载后,串珠素mRNA在加力的前12 h内表达水平出现短暂升高,但无显著差异。随着加力时间延长,mRNA表达持续下降,48 h后达到最低水平,至对照组的0.28±0.05 (P<0.05);而细胞基质内的串珠素蛋白表达则随着加力时间一直下降,48 h后从（14.03±0.71） pg/mL（对照组）降低到最低水平（11.06±0.15） pg/mL,差异显著（P<0.05）。结论：张应力刺激可下调人牙周膜细胞串珠素基因及蛋白表达,下降趋势与时间具有相关性,提示串珠素可能在牙周膜对机械力刺激的反应中发挥作用。     

不同加载频率及力值的循环张应力对大鼠颅底软骨细胞的影响

目的 构建颅底软骨细胞体外培养力学模型,研究不同条件循环张应力（cyclic tensile strain, CTS）对颅底软骨细胞的影响。方法 采用FX-5000T应力加载系统对体外培养的第2代大鼠颅底软骨细胞施加不同条件的循环张应力,加力大小分别为5%、10%延伸率,加力频率分别为0.3、0.5、1.0 Hz,加力时间为24 h。加力后即刻收集细胞,提取总RNA,实时荧光定量PCR检测颅底软骨细胞Ⅱ型胶原(type-Ⅱcollagen,Col-Ⅱ)和Sox9 mRNA的表达。数据采用SPSS 17.0软件包进行统计学分析。结果 循环张应力大小为10%延伸率、频率为0.5 Hz或1.0 Hz时可显著促进大鼠颅底软骨细胞Col-Ⅱ及Sox9表达（P<0.05）。结论 适宜条件的循环张应力可促进大鼠颅底软骨细胞基质合成。     

张、压应力刺激下人牙周膜成纤维细胞早期增殖活性和差异表达基因的变化

目的对比在张应力和压应力两种不同性质力的刺激下人牙周膜成纤维细胞（HPDLF）增殖活性的变化,并对差异表达基因进行筛选,探讨不同应力作用后HPDLF增殖变化的分子机理。方法使用四点弯曲加力装置对细胞进行0.5 Hz、4 000 μstrain的应力加载,加载时间2 h,采用流式细胞术测定张、压应力刺激对HPDLF增殖活性的影响,应用基因芯片技术检测两种应力刺激下细胞的差异表达基因。结果在两种应力刺激作用下,S期细胞百分比和细胞增殖指数均降低;差异表达的基因最主要位于细胞核,集中在转录因子活性相关基因群,参与最多的生物过程为转录因子调控,其中压应力引起的差异表达基因和生物过程的数量较张应力更多。结论1）周期性张、压应力作用下,HPDLF增殖变缓、细胞周期阻滞。2）细胞增殖变缓和细胞周期阻滞可看成是细胞对外界刺激的适应和自我保护,有利于HPDLF有更多的时间决定如何应答外界应力刺激,其应答的结果首先是转录水平上基因表达的改变,最主要的生物学反应是核转录调控。3）HPDLF对周期性压应力更敏感。     

Mechanical strain delivers anti-apoptotic and proliferative signals to gingival fibroblasts

Physical forces play a critical role in the survival and proliferation of many cell types, including fibroblasts. Gingival fibroblasts are exposed to mechanical stress during mastication, orthodontic tooth movement, and wound healing following periodontal surgery. The aim of this study was to examine the effect of mechanical strain on human gingival fibroblasts (hGF). Cells were subjected to short-term (up to 60 min) and long-term (up to 48 hrs) 20% average elongation at 0.1 Hz. We monitored survival signaling by evaluating the phosphorylation status and localization of Forkhead box (FoxO) family members, which are mediators of apoptosis. We also examined strain-induced proliferation by measuring the level of proliferating cell nuclear antigen (PCNA). We observed that cyclic strain caused the phosphorylation and retention in the cytoplasm of FoxO family members. Moreover, mechanical strain resulted in increased ERK kinase phosphorylation and PCNA expression. In conclusion, cyclic strain delivers anti-apoptotic and proliferative stimuli to hGF.     

Early proliferation alteration and differential gene expression in human periodontal ligament cells subjected to cyclic tensile stress

Objective

The study was aimed to provide insights into genes governing the early stages of cell proliferation ability alteration and mechano-response in human periodontal ligament cells (PDLCs) induced by short-term cyclic tensile stress.

Materials and methods

Primary human PDLCs were subjected to cyclic tensile stress (0.5 Hz, 5000 μstrain) for 2 h through a four-point bending strain system. After that, cell viability and proliferation ability were examined by MTT [3(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide] assay and flow cytometry. Furthermore, the gene expression profile was investigated by microarray analysis, and the reliability of which was verified by quantitative RT-PCR.

Results

MTT assay and flow cytometry demonstrated that mechanical stress inhibited functional expression and slowed down proliferation of cells. Microarray analysis showed that 110 genes related to cyclic tensile stress were identified in total. Amongst them, ninety-seven were up-regulated, whilst 13 were down-regulated. Eleven genes (KLF10, ETS1, CKS2, DUSP6, KIF23, MAPK6, SERTAD1, IRF1, MAPRE1, CCNB1 and BCAR3) regarding cell cycle arrest were identified. Seven up-regulated genes (PTGS2, KLF10, CDC42EP2, BHLHB2, SPRY2, IER3 and CCL2) were verified by quantitative RT-PCR, which supported the microarray results.

Conclusion

Cell cycle arrest and the slow-down proliferation can benefit PDLCs to have more time to respond to mechanical stimuli, and the differential gene expression reflects the behaviour of cells. Those genes in response to cyclic tensile stress were identified in human PDLCs, some of which are related with the mechano-induced cell cycle arrest.     

透明质酸对体外培养颞下颌关节滑膜成纤维细胞粘附与增殖性能的影响

目的：研究不同浓度的高分子量透明质酸（hyaluronic acid,HA）对体外培养的滑膜成纤维细胞的粘附与增殖的影响。方法：分离兔颞下颌关节滑膜组织,组织块法进行滑膜成纤维细胞的原代及传代培养。采用不同浓度HA（0%,0.01%,0.05%,0.1%,0.5%,1%）作用于滑膜成纤维细胞,观察对其粘附与增殖性能的影响,通过单因素方差分析（One-way ANOVA）来评价结果的统计差异性。结果：0.05%和0.1%的HA对细胞粘附和增殖的促进作用明显（P〈0.05）,0.5%和1%的HA对细胞的粘附与增殖起抑制作用（P〈0.05）,低于0.05%的HA对细胞粘附与增殖无明显促进作用。0.05%和0.1%HA组对增殖的促进作用随时间而增强。结论：低浓度的HA对细胞粘附和增殖的无明显促进作用,而高浓度的HA会抑制细胞的粘附和增殖。     

周期性牵张应力作用下KLF5对人牙周膜细胞增殖和成骨分化的影响

目的: 探讨周期性牵张应力(cyclic tensile stress, CTS) 作用下Kruppel样转录因子5 (Kruppel-like factor 5, KLF5) 在人牙周膜细胞 (human periodontal ligament cells, hPDLCs) 中的表达及其对 hPDLCs增殖和成骨分化的影响。方法: 酶解组织块法体外培养hPDLCs,对其施加形变率10%,频率0.5 Hz的周期性牵张应力1、4、8、12、24 h,采用RT-PCR 和Western印迹法检测细胞中KLF5 mRNA和蛋白的表达。转染siRNA（si-KLF5）至hPDLCs沉默KLF5表达,RT-PCR检测KLF5 mRNA的表达。同时,将过表达碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor,bFGF、FGF2）的pcDNA3.1-FGF2转染至稳定转染si-KLF5的hPDLCs,加力8 h 后,以CCK8法检测各组细胞的增殖活性,碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)试剂盒检测ALP活性,RT-PCR检测成骨分化因子Runx2和Osterix的mRNA表达,Western印迹法检测Runx2、Osterix、FGF2、GSK-3β、P-GSK-3β (ser 9)、β-catenin蛋白的表达。采用SPSS22.0 软件包对数据进行统计学分析。结果: 10% CTS刺激呈时间依赖性地诱导hPDLCs中KLF5 mRNA 和蛋白表达。si-KLF5转染可显著抑制10% CTS诱导的hPDLCs的增殖,降低其ALP活性,减少Runx2和Osterix的mRNA和蛋白表达,并抑制FGF2-GSK-3β/β-catenin信号通路的激活;而过表达FGF2可以部分逆转沉默KLF5对hPDLCs增殖和成骨分化的抑制效应。结论: 周期性牵张应力作用下,KLF5通过FGF2-GSK-3β/ /β-catenin信号通路影响人牙周膜细胞的增殖和成骨分化。     

周期性单轴压力对大鼠髁突软骨细胞结缔组织生长因子表达的影响

目的 探讨在髁突软骨细胞受到周期性单轴压力后,结缔组织生长因子(connective tissuegrowth factor, CTGF)表达的影响,为正畸治疗中髁突软骨受力后的改建提供生物学依据。方法 选取1周龄SD大鼠,提取并培养髁突软骨细胞,免疫组化鉴定。利用四点弯曲细胞力学加载仪对第3代细胞进行力值为2000u strain、0.5Hz的体外周期性单轴压力加载,分别在加力0min、30min、60min和120min后继续培养24h,应用蛋白印迹法检测在不同加力时间CTGF蛋白表达的变化。应用SPSS18.0软件对数据进行统计学分析。结果 CTGF的相对蛋白量在加力0min、30min、60min和120min后,分别为0、1.59、2.34和3.16,随着加载时间的增加,表达呈逐渐上升趋势。且组间差异具有统计学意义(P<0.05) 结论 周期性单轴压力可刺激大鼠髁突软骨细胞CTGF的表达。