血根碱对大鼠气道平滑肌细胞生物力学特性的影响

本研究拟探究血根碱对大鼠气道平滑肌细胞(rASMCs)的刚度、牵张力、应力纤维分布等细胞生物力学特性的影响。体外培养的rASMCs经过血根碱溶液在不同浓度(0.005~5μmol/L)条件下分别处理12 h、24 h、36 h和48 h后,采用噻唑盐比色法、光学磁粒扭转细胞测量仪、傅里叶变换牵张力显微术、划痕实验和免疫荧光显微技术等检测其活性、刚度、牵张力、迁移速度和微丝骨架分布等细胞生物力学特性的变化。实验结果显示,在浓度低于0.5μmol/L时,血根碱对细胞活性没有明显影响,但对细胞生物力学特性呈现浓度和时间依赖性,具体表现为r AMSCs经0.05μmol/L和0.5μmol/L浓度的血根碱处理12 h和24 h后细胞刚度、细胞牵张力和细胞迁移速度均明显降低、细胞骨架应力纤维出现解聚。鉴于气道平滑肌细胞(ASMCs)生物力学特性在哮喘气道高反应性(AHR)中的关键作用,上述的实验结果提示,血根碱有可能通过改变气道平滑肌细胞生物力学特性而改善AHR,进而为开发基于血根碱的气道松弛剂等哮喘治疗药物奠定基础。     

镍钛合金网状气道支架置入术的计算机数值模拟分析

气道狭窄已成为一种较为常见的呼吸系统疾病,临床上往往需要进行气道支架置入术以实现气道的快速扩张,缓解患者的呼吸困难。但支架置入后常会出现肉芽组织过度增生的现象,严重的会造成气道的再狭窄。基于"应力-生长"关系的理论,肉芽组织的过度增生可能与局部力学环境的改变相关,特别是支架对气道壁的应力刺激。为此,研究将针对镍钛合金网状气道支架置入术展开计算机数值模拟,以分析支架置入前后局部力学环境的改变。结果显示气道支架置入后,狭窄处壁面的局部应力环境发生了显著的改变,其壁面的扩张应力明显升高且应力集中的现象较为严重。我们认为显著改变的局部应力环境可能是造成气道肉芽组织过度增生的因素之一。     

气道平滑肌生物力学与哮喘病理机制的研究进展

哮喘病是危害人类健康的重要呼吸疾病,但其病理机制至今依然不完全清楚。由于呼吸依赖于各级肺组织在外力作用下的一系列力学过程,其力学因素必定在呼吸功能方面发挥着重要作用。其中,气道平滑肌细胞对物理环境很敏感,异常的力学因素刺激将可能改变气道平滑肌细胞的结构和／或功能,导致气道平滑肌过度收缩等病理变化。近年来,人们对气道平滑肌生物力学及其在哮喘的病理机制中的作用展开了大量研究,获得了许多重要的发现。本文将围绕气道平滑肌与肺中的力学环境介绍有关研究的最新进展,包括气道平滑肌收缩和骨架纤维的组织结构,气道平滑肌功能长度范围以及适应性,力学刺激引起的气道平滑肌细胞结构和功能的变化,气道平滑肌紧张度对应变诱导的响应的调控,细胞骨架软玻态动力学行为等,并探讨气道平滑肌生物力学与哮喘病病理机制的关系。     

ATP敏感性钾通道亚基Kir6.2突变诱发的糖尿病

Kir6.2是细胞膜和线粒体膜上KATP通道的组成亚基,存在于胰岛、心肌、骨骼肌、脑等组织中.在胰岛β细胞中,Kir6.2亚基是凋节胰岛素分泌的重要因子,Kir6.2的突变会导致新生儿糖尿病、婴儿高胰岛素性低血糖症和2型糖尿病等3种糖尿病的发生.文章综述了近年来有关Kir6.2突变导致的多种糖尿病的研究进展,以期对人们了解Kir6.2亚基的功能和科研人员进一步研究糖尿病的治疗有所帮助.     

哮喘等慢性气道疾病中气道缩窄的生物力学模型研究最新进展

虽然对于探索哮喘等气道疾病的潜在治疗方法和揭示气道系统中有趣的生物物理现象等意义重大,气道缩窄的生物力学模型研究一直是既吸引人又充满挑战的研究领域。近年来,这方面的研究呈现方兴未艾的形势,新的现象和新的研究思路不断出现。本文简要介绍这方面部分最新的研究进展,重点介绍针对哮喘气道缩窄行为,致力于解释在体气道行为的生物力学模型,尤其是不仅探讨孤立气道力学行为,而且也探讨气道间相互耦合和与周围环境耦合的气道力学模型。这些相互作用涉及气道和缠绕其上的气道平滑肌层,也涉及气道动态相互作用导致的气道—肺实质通气的空间分布形态等新颖的行为和现象。     

基于音圈电机振荡源的阻抗测量系统辨识精度评估的研究

基于强迫振荡技术(forced oscillation technology,FOT)的肺功能检查对早期发现气道疾病具有重要意义,但如何提高及评估阻抗测量系统的辨识精度仍是当前难点。针对此问题,本研究以音圈电机为振荡源构建阻抗测量系统,通过对3D打印的气道模型进行阻抗测量,分析了阻抗与支气管堵塞程度的敏感性和分布关系。结果表明,基于音圈电机的阻抗测量系统能够检测到气道模型两个以上小孔径(0.8 cm)截面积堵塞的阻抗变化,并且阻抗与堵塞端口数量近似呈指数分布关系。本研究采用气道模型来量化评估了阻抗测量系统的辨识精度,推进了FOT技术在气道阻塞程度和阻塞部位评估的研究。     

细胞骨架的普遍性动力学行为

黏附细胞的细胞骨架是自然界中最为复杂的软体材料,他由上百种蛋白质构成,不同蛋白质之间存在相互作用,蛋白质分子聚合成链并团聚成致密的网络结构。细胞骨架的化学与物理结构如此复杂,理解其动力学行为自然具有巨大的挑战性,并且需要生物学、化学、物理学、生理学等多学科的共同努力。近年来,关于细胞骨架动力学的研究已经成为了新的热点,并正在逐步揭示出一些重要的细胞骨架动力学行为规律。例如,细胞骨架是远离热力学平衡状态的物理系统,内部结构存在显著的预应力,流变学行为与时间尺度无关,在短暂拉伸后会迅速流态化等。这些行为规律很可能对于细胞的许多重要功能,如黏附、迁移、分化等,发挥重要的调控甚至决定作用,进而参与相关疾病的病理生物学过程。这篇综述里将简要地介绍上述若干细胞骨架动力学行为,分析和讨论相关的研究结果及其重要意义。     

利用FRET技术检测不同力学条件下T细胞中ERK活性的脉冲现象

目的 探索 Jurkat T 细胞中胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)活性动力学以及基质刚度对 ERK 活性的影响。 方法 利用荧光共振能量转移( fluorescence resonance energy transfer,FRET)技术实时观测 Jurkat 细胞中 ERK 活性的变化,或细胞处于 I 型胶原基质胶中检测其影响。 结果 部分 Jurkat 细胞中存在ERK 活性脉冲现象,频率约为 3 次/ h,FRET 振幅变化约为 20% 。 在抗体激活 T 细胞抗原受体( T-cell receptor,TCR)的条件下,ERK 脉冲依然存在,频率和振幅无显著变化。 当细胞处于 I 型胶原水凝胶中,随着胶的刚度增加,脉冲频率有所下调。 结论 Jurkat T 细胞中存在自发的 ERK 活性脉冲现象,初步实验显示其频率受基质刚度影响。 而该信号波动的生理意义和分子机制仍有待探索。     

异丙肌苷通过Src/Ras和钙信号通路上调细胞外调节蛋白激酶活性促进T细胞增殖

异丙肌苷能促进T淋巴细胞的增殖,但具体信号分子调控机制尚不清楚。本研究利用荧光共振能量转移(FRET)技术,探索了异丙肌苷对人急性T细胞白血病细胞系(Jurkat)的细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)活性的影响,以及其上游相关信号调控机制。通过细胞计数检测试剂盒-8(CCK8)方法筛选出异丙肌苷促进Jurkat细胞增殖的最佳药物浓度为80μg/mL。将能实时检测ERK激酶活性变化的FRET分子探针转染进入细胞,在异丙肌苷作用下,ERK活性显著升高。进一步研究证实,细胞内非受体酪氨酸激酶Src/小G蛋白Ras和钙离子(Ca~(2+))信号起到了上游调控作用,Src的抑制剂PP1、Ras的抑制剂Salirasib和Ca~(2+)信号通路抑制剂U71322均有效抑制了异丙肌苷诱导的ERK活性升高及细胞增殖,可认为异丙肌苷通过Src/Ras和Ca~(2+)信号通路上调Jurkat细胞中的ERK活性,促进了细胞增殖。基于以上研究结果,期望可为靶向T细胞的免疫治疗药物提供信号调控机制方面的新思路。     

多壁碳纳米管抑制MC3T3-E1成骨细胞迁移的实验研究

目的探讨多壁碳纳米管(MWCNT)对MC3T3-E1成骨细胞迁移的影响。方法采用超声法分散MWCNT,经扫描电镜、投射电镜和动态光散射仪检测分散效果。采用MWCNT(100 g/mL)处理MC3T3-E1成骨细胞,原子力显微镜检测细胞表面形态,划痕实验检测细胞迁移情况,Gradientech Tracking软件分析细胞迁移特性。结果 MWCNT获得较好分散,细胞处理12 h后,MWCNT大量吸附于细胞表面。划痕实验显示对照组愈合率为80%,MWCNT处理组愈合率为45%(P<0.01),其迁移距离、直线距离和迁移速度均显著低于对照组。结论 MWCNT可大量吸附于成骨细胞表面并显著抑制MC3T3-E1成骨细胞迁移。