引張応力および静水圧下における培養細胞の力学刺激受容の時空間的解析

拉伸应力和静水压下培养细胞机械刺激接收的时空分析

• 批准号: 15F15104
• 负责人: 牛田 多加志
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15104/
• 关键词: メカニカルストレス; 表皮細胞; 動的ひずみ負荷; リアルタイムイメージング; 静水圧負荷

上皮組織は生活する上で様々な引っ張り刺激を受けている．このような引っ張り刺激にデスモゾームや接着ジャンクションが応答し，上皮細胞の機能のコントロールや上皮組織の形成のコントロールに影響を及ぼしている可能性が指摘されている．本研究では，上皮細胞に引っ張り刺激を負荷することにより，デスモゾームや接着ジャンクションの構造や活性に及ぼす影響を検出することを目的とした．表皮細胞として，ヒトの樹立細胞であるHaCat細胞を用いた．HaCat細胞の引っ張り刺激を負荷する装置としてFlexCellシステムを用いた．周波数1Hz，12%引っ張りを2時間，および4時間負荷したところ，ケラチノサイトは引っ張り方向と直角にそのオリエンテーションを変化させ，また形態自体も細長くなった．周波数1Hz，12%引っ張りを2時間，および4時間負荷し，細胞・細胞接着タンパクであるBeta-catenin and E-cadherin，そしてplakoglobinの存在を，細胞の境界領域と細胞質領域に分けて定量化したところ，引っ張り応力負荷による変化は観察されなかった．引っ張り負荷の周波数，ひずみ量を変化させながら，細胞・細胞接着タンパクであるBeta-catenin and E-cadherin，そしてplakoglobinの産生量の変化を定量化した．その結果，引っ張り応力負荷による産生量の有意な変化は観察されなかった．引っ張り刺激を負荷するシステムとしてFLEXCER SYSTEMを用いたが，引っ張りを受ける培養表面を観察すると，細胞の形態変化が観察される部分とそうでない部分があることが判明した．そして，形態変化が生ずる領域の細胞のみを処理して，細胞・細胞接着タンパクであるBeta-catenin and E-cadherin，そしてplakoglobinの産生量の変化を定量化すると， E-cadherin において産生量の変化を見いだした．

上皮组织在生命过程中受到各种拉伸刺激。有人指出，桥粒和粘附连接对这种拉伸刺激有反应，可能影响上皮细胞功能和上皮组织形成的控制。在这项研究中，我们的目的是通过对上皮细胞施加拉伸刺激来检测对桥粒和粘附连接的结构和活性的影响。 HaCat 细胞是已建立的人类细胞，被用作表皮细胞。 FlexCell 系统用作对 HaCat 细胞施加拉伸刺激的装置。当以1Hz的频率施加12%的张力2小时和4小时时，角质形成细胞改变了垂直于张力方向的方向，并且其形态变得拉长。我们以 1 Hz 的频率施加 12% 的张力 2 小时和 4 小时，并对细胞边界区域和细胞质区域中细胞/细胞粘附蛋白 β-连环蛋白和 E-钙粘蛋白以及斑珠蛋白的存在进行定量。观察到由于拉伸应力负载。我们量化了细胞/细胞粘附蛋白β-连环蛋白和E-钙粘蛋白以及斑珠蛋白产生的变化，同时改变拉伸载荷的频率和应变量。结果，没有观察到由于拉伸应力负载而引起的生产量的显着变化。我们使用FLEXCER SYSTEM作为施加张力刺激的系统，但是当我们观察受到张力的培养表面时，我们发现有些区域观察到细胞形态变化，而另一些区域则没有观察到细胞形态变化。然后，通过仅处理发生形态变化的区域的细胞，并对细胞/细胞粘附蛋白β-连环蛋白和E-钙粘蛋白以及斑珠蛋白的产生量的变化进行定量，我们发现产生的变化我发现了E-钙粘蛋白的量。

项目成果

伸展刺激がケラチノサイトの細胞-細胞間結合に与える影響

拉伸刺激对角质形成细胞细胞间连接的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: R. Ryan Katie;Koyama Akihisa;A. Hotchin Neil;Furukawa Katsuko;Ushida Takashi
• 通讯作者: Ushida Takashi

Cellular traction forces increase during consecutive mechanical stretching following traction force attenuation

牵引力衰减后，连续机械拉伸期间细胞牵引力增加

• 发表时间: 2017
• 期刊: Journal of Biomechanical Science and Engineering
• 作者: Akira TSUKAMOTO;Katie R. RYAN;Yusuke MITSUOKA;Katsuko S. FURUKAWA;and Takashi USHIDA
• 通讯作者: and Takashi USHIDA