關于E-選擇素-PSGL-1介導的流動增強型細胞滾動粘附問題的研究.pdf

1、流動增強型粘附受到粘附分子與環(huán)境剪切力的雙重調(diào)制。揭示其中的分子反應動力學機制，對于深入了解白細胞如何在血流剪切作用下到達炎癥部位，啟動炎癥級聯(lián)反應，以及與此相關的生理和病理過程，相應抗炎、抗腫瘤等藥物的設計，均具重要意義。本論文以免疫分子系統(tǒng)(E—選擇子/PSGL-1)調(diào)控的HL—60細胞粘附為實驗模型，采用流動腔實驗技術(shù)手段，研究了流動增強型粘附過程中的二維反應動力學問題。主要內(nèi)容包括以下三個方面： 一、對E—選擇素與PSG

2、L-1相互作用介導的流動增強型粘附的動力學機制進行了全面的研究。首先，通過加入3％右旋糖苷提高溶液粘性1.69倍，結(jié)果表明：不同粘性溶液下細胞的滾動速度與剪應力相關，而不依賴剪切率；另外，采用多聚甲醛固定細胞，發(fā)現(xiàn)固定前后細胞的滾動速度變化很小，由此排除了剪切率輸運和細胞形變通過提高正反應速率來增強細胞滾動的可能性；其次，測定了瞬時粘附細胞的生存時間，結(jié)果表明生存時間隨剪應力的單調(diào)增大呈現(xiàn)出先增大后減小趨勢。當剪應力為0.35 dyn/

3、c㎡時，瞬時粘附的生存時間達到最大值；進而，利用一階解離動力學模型，對生存時間大于等于時間t的細胞數(shù)目對t作圖，線性擬合得到斜率的負值：即逆反應速率(koff)。結(jié)果表明逆反應速率隨剪切力的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。這一曲線與生存時間曲線存在互補關系，卻跟滾動速度的趨勢一致。最后，對由雙鍵或多鍵介導的細胞滾動過程進行了滾動步態(tài)分析，用停留—行走模式定量描述了細胞的滾動行為，所用參數(shù)包括平均停留時間、平均行走時間、停留頻率、停留時間比率

4、和行走時間比率，結(jié)果表明平均停留時間作為重要的描述參數(shù)，其曲線與單鍵的生存時間曲線趨勢一致，并與滾動的平均速度趨勢相反。通過以上的分析，研究證實了E—選擇素介導的流動增強型滾動粘附的逆鎖鍵機制，即力的作用降低了分子鍵的解離速率，從而增加了分子鍵的生存時間，使細胞的滾動更穩(wěn)定。 二、首次采用倒置流動腔技術(shù)，比較研究了細胞在正置和倒置方向下的滾動特性。結(jié)果表明，無論重力的作用是使粘附細胞趨向于離開還是接近流動腔的壁面，由E—選擇素介

5、導HL—60細胞的滾動粘附過程，均受到粘附分子間力—化學偶聯(lián)相互作用的調(diào)控，呈現(xiàn)由“逆鎖鍵”介導的流動增強型細胞粘附滾動現(xiàn)象；相較于沉降使細胞趨向于壁面的情形，當沉降使粘附細胞趨向于離開流動腔的壁面之時，細胞的沉降效應，不會影響剪應力閾值的大小，但將使得細胞的滾動更為穩(wěn)定，延長細胞停留時間，進而降低細胞的滾動速度；偏離剪應力閾值越遠，細胞沉降的效應越顯著。由此顯示，上述細胞沉降效應，可能源于細胞粘附事件的“沉降篩選”機制與粘附分子間力—

6、化學偶聯(lián)相互作用的動力學機制。 三、首次測定了滾動粘附細胞的解離率常數(shù)koff(RA)，用于描述重力和水動力耦合作用下細胞的解離過程。研究發(fā)現(xiàn)，由粘附分子介導的滾動過程，若最后的粘附鍵解離，新鍵未能形成之時，滾動細胞解離，重力沉降作用使之遠離壁面并被流體帶走。在其中，重力并不直接影響細胞滾動，但通過沉降作用對細胞解離起到一定的作用。流動腔在倒置方向下能防止新細胞的粘附和解離細胞的再次粘附。可測得細胞解離的時間，轉(zhuǎn)換為細胞保持粘附