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1、关于力学因素与肿瘤细胞生长行为 关系的研究” 吴泽志李苹邓传斌蔡绍哲 ( 重庆大学生橱工程学院，教育郭生精力学与组织工程重点宴验室重庆们0 0 “) ( 毫庆大学建筑工程学院重庆4 O “) 靖要随着肿瘤细胞流变学研究的深入。研究力学刺激因素与肿瘤细胞生长行为的关系具有 越来越重要的意义。这一领域的主要研究目标是了解肿瘤细胞与其微观力学环境的相互作用 及肿癯细胞无序生长的可能力学机翻。其研究内容包括肿瘤细胞对力学棚激效应的特点以及 力信号在糖内传递和转导的方式。 Q 谨词肿瘤，细胞一接触抑翻，力信号转啜 了一 恶性肿瘤细胞的生长、侵袭和转移是一极其复杂的病理生理过程。采用力学及流变学的 研究手
2、段定量描述与之相关的肿瘤细胞粘附、变形和趋化等行为对于认识肿瘤细胞生长、侵 袭及转移过程中的可能流变学机制具有重要的理论和应用意义【“。1 9 9 3 年以来，原国家教 委生物力学及生钫漉变学开放实验室在肿瘤细胞流变学领域已开展了较好的研究。有关研究 涉及肝癌细胞、肺癌细胞流变特性及其与细胞骨架结构的相关性研究，肝癌细胞与胞外基质 成分和内皮细胞的秸附特性，肝癌细胞侵袭行为与流变特性的相关性等。随着生物组织应力 生长关系研究的全面开展在细胞层次上开展力学刺激因素与肿瘤细胞生长行为关系的研究 正展现出愈来盘诱人的前景。 首先，力学因素对细胞的生物学效应是生物力学重要的研究内容这领域的任务是要 为
3、阐明组织生长的应力生长关系提供细胞层次上相应的定量依据。值得注意的是，现代应 力畦长荚系吾说是基于对血管等组织在应力( 如张应力) 作用下重建的观察而提出的口】，而 肿瘤组织及肿癯细胞的生长方式是一种不同于正常组织的无序生长方式，体外培养条件下最 突出地表现为恶性肿瘤细胞生长密度依赖性抑翻( d e 憾时抽弦嘲e mi n 砒) 或接触抑制 ( 曲峨i 曲i b 黼蝴机制的丧失，因此，其应力一生长关系应引起研究者的高度重视。迄今有关 力对细胞生物学效应的研究已涉及稳态或脉动剪应力、拉应力等对细胞的效应，所研究的细 囊包括血管内皮细胞、纤维母细胞、平滑肌细胞及肝细胞等多种细胞，但是有关力作用对肿
4、 瘤细胞的效应则少有报道，而接触力对细胞的作用尚未见报道。应用现代分子细胞生物学技 术。人们已对肿瘤细胞接触非抑制生长的现象作了大量的研究但力学因素在其中的作用尚 有特研究。从物理学角度来看，细胞“接触”的奉廪是力的相互作用，因此，研究接触力的 作用对于肿瘤细胞来说可能更具有意义。但无论研究何种方式的力学刺激对肿瘤细胞的生物 学效应，其关键是适当的加载装置及方法的建立。其次要解决的核心问愿是肿瘤细胞对力学 刺激效应的特点及在体条件下肿瘤细胞与其微观力学环境的相互作用，以及这一相互作用与 ”董搴自蒜科学基盘蠢瞬壤茸( 3 辨前l 朔， 肿瘤细胞生长、侵袭和转移特性的关系。 其次，力信号的传递和转
5、导机制是在细胞层次上应力生长关系的研究中所面l 晦的重要 研究课题它包括力信号本身在胞内的传递途径及其与胞内已有信号转导途径和信号分子的 关系两个方面。然而由于力信号转导涉及在复杂的时空范围内所发生的力信号传递和力学一 化学信号偶联，至今对其主要环节尚缺乏明晰的认识，也很难象其它的信号转导那样提出一 个明确的。力的受体”的概念。对于张应力、剪应力、接触力等作用于细胞时，流变学的研 究容易想到用连续介质力学的方法，将细胞作为一个均质体，此时力信号以应变的形式从细 胞表面传向细胞深部乃至核内。然而，使用细胞松驰素D 处理细胞后往往导致细胞对外力刺 激反应的丧失H 尽管此时细胞在外力作用下可能有更大
6、、更快的应变响应( 弹性和粘性降 低) ，因此，目前还报难肯定这一方式在力信号传递和转导中的作用。从已有的研究和知识 看，力学因素影响细胞增殖等生物学行为的可能途径为：非受体依赖性力，应变信号传导： 受体( 整合蛋白受体钙粘蛋白等) 依赖性力信号传递及转导哪。受体之后的信号传导包 括；t 细胞骨架张力整合介导的直接力信号传导1 6 l ；b 力信号在膜、胞浆及核内各层次发生 力一化学信号转导，进一步以化学信号的方式影响下游事件 ，】。对于恶性肿瘤细胞，细胞骨 架的缺陷早已引起研究者的注意；c a d h e 血s 以及整合蛋白受件如岛晟在细胞表面的减少往往 意味着细胞恶性程度增加：流变学的研究
7、发现肝癌细胞较之肝细胞具有不同的力学特性，在 细胞骨架干扰j f | 处理作用下两种细胞的牯弹性的效应方式和效应强度有明显的差异n 。这 些表明，如上述力信号传递，转导途径确实存在则恶性肿瘤细胞可能具有广泛的力信号传递 和转导机制的异常。从这一角度对肿瘤细胞进行研究，了解肿癌细胞力信号的传递和转导的 特点并进一步从力学角度认识其生物学行为可能是肿瘤学的一条新的研究途径。 参考文献 I S 飘h c a 哪d k r kz i I 哪叮s d m n 怕c h m 呲o f 岫h T 一。d 恒一l 口1 c o f c 【1 4 v 姐咄例肼啦舛I 蜉5 拍：l l 2 恤J M 嘶眦【k 吣
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