成肌细胞细胞骨架力学响应机制的实验研究

力学环境下咀嚼肌形态和功能的改建是口腔正畸功能矫形的基础，但目前其机制尚不清楚。本项目立足于细胞生物力学的前沿，将材料学、计算机图像识别和处理技术、微细加工光学技术、免疫组织化学和分子细胞学等多学科的方法和技术引入细胞生物力学领域，首次研制和应用显微坐标系统对不同力学环境下体外培养咀嚼肌成肌细胞细胞形态的变化和细胞骨架的构建特征进行动态定位观察，并对观察结果作计算机定位识别与处理，同时对成肌细胞细胞骨架结合蛋白的变化进行定性和定量分析，研究不同应力作用下咀嚼肌成肌细胞"力学信号――细胞形态- - 细胞骨架――细胞骨架结合蛋白"间的内在响应机制，从亚细胞和分子水平探讨功能矫形治疗的机理。

本研究采用细胞生物力学的实验方法，结合多学科的技术尝试对力学环境下体外培养成肌细胞形态变化的规律进行初步研究。应力作用下成肌细胞形态动态变化的计算机辅助定量分析国内尚未见文献报道。肌动蛋白结合蛋白是目前细胞生物领域研究的热点之一，本研究首次对应力作用下其动态变化规进行了探索。.（1）在周期性牵张应力作用下，成肌细胞可发生时间依赖性的形态改变，主要表现为随着加力的延长，细胞逐渐伸长，排列方向呈现对力场的顺应。细胞形态的这些变化是细胞对力学环境的一种主动适应，同时细胞形态的改建也依赖力学环境，力学刺激去除时，细胞形态有回复的趋势。.（2）短时间加力可使细胞骨架微丝纤维发生结构上的紊乱，随着时间延长，细胞骨架开始重建，其中包括微丝纤维的变长、变粗，纤维方向发生的力场方向的顺应。提示：短时间加力可能引起成肌细胞肌动蛋白微丝解聚，随着力学刺激的持续微丝开始重新聚合、改建，并且这种后续改建和加力时间呈正相关关系。.（3）短时间牵张刺激使胞浆内肌动蛋白结合蛋白含量降低，但随着时间延长，肌动蛋白的含量逐渐升高并接近正常水平。提示：力学信号转变成化学信号可激活肌动蛋白重建，但这一过程在时间上滞后于力学信号直接对肌动蛋白微丝的机械作用，肌动蛋白微丝在加力初始阶段的解聚可能是机械作用的直接结果。