血管力学生物学研究进展

正2011年春天,我在美国加州大学圣迭戈分校(UCSD)短期访问学习期间有幸第一次拜访了冯元桢先生。还记得当天的天气是圣迭戈典型的阳光明媚,可是让我感触更为深刻的是冯先生睿智的思想、爽朗的笑声和对生物力学学科的热爱!冯先生和我讲到了论语中的"吾日三省吾身:为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?",先生对于中华文化和思想的理解与践行都深深地打动了我。     

细胞联合培养杯膜的孔径对血小板源性生长因子通透的影响

目的 探讨细胞联合培养杯膜的孔径对生物大分子通透的影响,解决血管细胞分子力学生物学实验的关键技术问题。方法 以杯底PET膜孔径为0.4 μm和1.0 μm的两种型号细胞联合培养杯作为研究对象,将大鼠血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells, VSMCs）和内皮细胞（endothelial cells, ECs）分别种植于联合培养杯底PET膜的内外侧面。实验分为EC/VSMC联合培养施加低切应力组、PET膜未接种细胞静止组、PET膜单侧接种细胞静止组和PET膜双侧接种细胞静止组。ELISA检测低切应力组ECs侧和VSMCs侧培养液中血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor BB, PDGFBB）含量,Western blotting检测重组PDGF-BB（rPDGF-BB）刺激后,各组细胞内信号转导分子p-ERK1/2和p-Akt以及核骨架蛋白Lamin A的表达变化。结果 EC/VSMC联合培养施加0.5 Pa层流低切应力12 h后,0.4 μm联合培养杯VSMCs侧PDGFBB浓度显著高于ECs侧。0.4 μm和1.0 μm两种孔径的PET膜未接种细胞时,rPDGF-BB上调了隔开培养细胞的pERK1/2和p-Akt表达,并下调Lamin A表达。PET膜外侧面接种单层细胞时,rPDGF-BB上调了对侧细胞的p-ERK1/2和p-Akt表达,并下调Lamin A表达。PET膜内外侧面均接种细胞时,rPDGF-BB仅能影响0.4 μm PET膜同侧细胞的pERK1/2、p-Akt和Lamin A表达,对对侧细胞无明显作用;而1.0 μm PET膜两侧细胞的p-ERK1/2、p-Akt和Lamin A表达无显著性差异。结论 两种有孔PET材料本身均允许生物大分子的通透,而细胞接种会影响有孔PET膜对生物大分子的通透。0.4 μm孔径PET膜两侧均接种细胞时,对生物大分子的通透明显减弱,更接近于在体情况。     

机械力信号与部分心血管疾病的发生

机械力信号对多种心血管疾病有着重要的调控作用。机械应力可分为拉伸应力和剪切应力,拉伸应力可影响血管中所有类型的细胞,而剪切应力主要影响内皮细胞,它们通过机械传感器的作用引起细胞内化学信号的变化,从而调控各种生命活动。剪切应力可通过调控炎症相关信号通路调节动脉粥样硬化以及冠心病的发生;各种机械应力可通过调控血管内皮细胞、平滑肌细胞增殖,诱导细胞外基质纤维化,从而增加血压,调节肺动脉高压的发生。并通过调控MAPK、JAK/STAT等信号途径从而调节心脏肥大的发生。文章旨在探究机械力信号与部分心血管疾病发生发展的关系,阐明机械力信号诱发这些心血管疾病的分子机制,从而加深对这些心血管疾病发生发展的认识,为其治疗提供更广的思路。     

人淋巴结的内源性抗生物素结合活性

目的 论证人淋巴结为具有内源性抗生物素结合活性(EABA)的器官。方法 以LSAB法、EnVision法、实时生物分子相互作用分析技术及椭偏成像生物显微技术，通过肝癌单克隆抗体Hepama-1对人淋巴结的反应，进行实验论证。结果 LSAB法曾对人淋巴结呈强阳性，但EnVision法、实时生物分子相互作用分析技术及椭偏成像生物显微技术对人淋巴结呈阴性。结论 人淋巴结具有内源性抗生物素结合活性。     

TNF-α促进内皮源性微体的数量与ICAM-1表达

目的探讨高张应变调控的肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)对内皮源性微体(endothelial microparticles,EMPs)数量与表面细胞间黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)表达的作用。方法采用Flexercell细胞张应变加载系统对大鼠胸主动脉内皮细胞(endothelial cells,ECs)分别施加5%(模拟正常生理状态)和18%(模拟高血压状态)幅度的周期性张应变,加载频率均为1.25 Hz,加载持续时间为24 h,实时PCR检测不同幅度张应变条件下ECs的TNF-αmRNA表达水平。之后应用TNF-α刺激大鼠胸主动脉ECs,收集上清液,超速离心提取得到内皮源性微体(endothelial microparticles,EMPs);用亲脂性苯乙烯基(lipophilic styryl)以及透射电镜对EMPs进行形态鉴定;流式细胞术对TNF-α刺激产生的Annexin V阳性EMPs进行计数,并检测EMPs表面ICAM-1的表达。结果与5%正常张应变组相比,18%高张应变条件下ECs的TNF-α表达水平显著上升。TNF-α能够显著上调ECs产生Annexin V阳性的EMPs数量,且TNF-α刺激ECs产生的EMPs表面ICAM-1表达量显著增加。结论高张应变条件下ECs高表达TNF-α可能介导了EMPs产生和表面ICAM-1高表达。研究结果为后续探讨EMPs在血管重建力学生物学机制中的作用提供新的实验证据。     

大师西去，丰碑永存——缅怀冯元桢先生

正2019年12月15日生物力学之父冯元桢先生驾鹤西去,巨星陨落,举世同悲,我等后辈仰天叩拜,愿先生一路走好!冯元桢先生是国际著名力学家,美国国家科学院院士、国家工程院院士和国家医学院院士,中国科学院的首批外籍院士。他1919年9月15日生于中国江苏常州,1940年代初从中央大学航空系毕业后,留学美国,获博士学位后,长期在美国加州理工     

周期性高张应变通过下调 PGC1α 表达抑制血管平滑肌细胞线粒体生物发生

目的 探讨高血压背景下病理性高张应变对血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)线粒体生物发生的影响,以及PGC1α蛋白在这一过程中的作用。方法 采用Flexcell-5000T体外细胞张应变加载系统对VSMCs施加频率为1.25 Hz、幅度分别为5%和15%的周期性张应变,模拟正常生理情况和高血压病理情况下的力学环境;通过蛋白免疫印迹(Western blotting)和荧光定量PCR(qPCR)方法检测正常生理和高血压病理力学条件下VSMCs的PGC1α蛋白表达,以及柠檬酸合酶和线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)拷贝数变化情况;应用PGC1α特异性激活剂ZLN005和有效干扰片段siRNA检测PGC1α表达上调或下调对柠檬酸合酶和mtDNA拷贝数的影响。结果 与5%生理性周期性张应变相比,15%病理性高张应变显著抑制VSMCs的PGC1α和柠檬酸合酶的表达,mtDNA拷贝数显著降低。与对照组相比,对VSMCs转染PGC1α干扰片段siRNA或孵育PGC1α特异性激活剂ZLN005,分别下调和上调PGC1α蛋白...