1、細胞是生命的實體和生命的基本單位，幾乎所有的有機體都是由細胞和細胞的產(chǎn)物所組成。細胞力學是近十幾年來生物力學領域中發(fā)展迅速的一個前沿課題。眾所周知，細胞的形態(tài)、結構及其功能，細胞的生長、發(fā)育、成熟、癌變、增殖、衰老及死亡，細胞的分化及其調控機理，都和細胞的力學特性有著密切的聯(lián)系。細胞力學過去幾十年集中于紅細胞，近幾年研究重點轉向成骨細胞、內皮細胞、肺細胞、肝癌細胞及多種細胞的相互作用等。 腫瘤作為一種惡性疾病，嚴重地危害人類健康

2、，已經(jīng)成為人類生命的第二號殺手。其惡性表現(xiàn)之一就是它的侵襲轉移性，這是引起腫瘤晚期惡化，導致死亡的直接原因。周期性拉伸對人肺腺癌細胞增殖及其力學性質的影響，無論對臨床醫(yī)學或是基礎理論來說，研究并闡明腫瘤細胞侵襲和轉移的機制都是頭等重大的課題。 本文采用細胞力學等方法研究周期性拉伸刺激對人肺腺癌細胞的增殖率和彈性、粘彈性性質的影響并對人肺腺癌細胞對力學信號的響應機理作了探討。主要工作結論如下： 1.通過計算機控制的FX-4

3、000柔性基底加載系統(tǒng)研究了在不同波形、不同頻率、不同拉伸幅度及不同持續(xù)時間下周期性拉伸應變對人肺腺癌A549細胞株生長增殖的影響，使用CMS800真彩顯微圖象分析系統(tǒng)，應用Image-pro軟件對細胞的增殖動力學變化進行了分析。實驗發(fā)現(xiàn)：(1)在膠原蛋白(collagenⅠ)基底膜上，應變0～20％，加載時間2h時，頻率30次/min及60次/min的拉伸，方波刺激組細胞增殖率明顯受到抑制(P＜0.05)，而正弦波、心形波及三角波拉伸

4、組細胞增殖率與對照組比較無明顯差異；(2)在膠原蛋白Ⅰ基底膜上，應變0～20％，加載時間2h時，對于方波刺激，20次/min的頻率刺激組細胞增殖率與對照組比較無明顯差異，而30次/min、40次/min及60次/min的頻率刺激組細胞增殖率明顯減少(P＜0.05)，可見，高頻比低頻在抑制A549細胞株增殖方面作用明顯；(3)在膠原蛋白Ⅰ基底膜上，應變0～20％，頻率0.5Hz，加載時間2h時，對于方波刺激，拉伸幅度為15％、20％及25

5、％的刺激組細胞增殖率與對照組比較均明顯降低，而三種不同拉伸幅度實驗組之間細胞增殖率無明顯差異。 研究證實：A549細胞株對體外的生理應變作出響應時，方波作用下頻率越高、加載時間越長的拉伸刺激對細胞增殖的抑制效果越明顯。提示波形、頻率與時間的合理組合在抑制腫瘤細胞生長增殖的過程中起著重要的作用。 2.利用微管吸吮技術研究了肺腺癌細胞的被動變形特性 (1)首先測量了不同加載組[對照組，程式1(方波、15％、0.5Hz

6、、4h)，程式2(方波、1.5％、0.5Hz、4h)，程式3(正弦波、15％、0.5Hz、4h)，程式4(正弦波、1.5％、0.5Hz、4h)，均使用膠原蛋白基底膜(collagenⅠ)]中單個細胞在不同負壓下的吸入長度，采用線彈性半無限體模型對實驗結果擬合得到了不同加載組肺腺癌細胞的楊氏彈性模量統(tǒng)計值，結果表明：程式1加載組的楊氏彈性模量E與對照組比較明顯降低(P＜0.05)，而程式2、程式3、程式4加載組肺腺癌細胞的楊氏彈性模量E與

7、對照組比較無顯著性差異。 首次得出：方波(15％、0.5Hz、4h)的拉伸使肺腺癌細胞的變形能力提高。 (2)測量了不同加載程式[對照組，程式1(方波、15％、0.5Hz、4h)，程式2(方波、1.5％、0.5Hz、4h)，程式3(正弦波、15％、0.5Hz、4h)，程式4(正弦波、1.5％、0.5Hz、4h)]周期性拉伸后肺腺癌細胞在階躍負壓作用下吸入長度隨時間的變化過程，采用標準線性粘彈性模型研究了肺腺癌細胞的粘彈性

8、特性，得到了不同加載組肺腺癌細胞的三參數(shù)統(tǒng)計值，結果表明： ①程式1加載組彈性系數(shù)K1與對照組比較明顯降低(P＜0.001)，程式3加載組彈性系數(shù)K1與對照組比較明顯降低(P＜0.01)，程式2、程式4加載組彈性系數(shù)K1與對照組比較無明顯差異。 ②程式1加載組彈性系數(shù)K2與對照組比較明顯降低(P＜0.01)，程式3加載組彈性系數(shù)K2與對照組比較有所降低(P＜0.05)，程式2、程式4加載組彈性系數(shù)K2與對照組比較無明顯差

9、異。 ③程式1加載組粘性系數(shù)μ與對照組比較明顯降低(P＜0.05)，程式2加載組粘性系數(shù)μ與對照組比較有所增加，程式3、程式4加載組粘性系數(shù)μ與對照組比較無明顯差異。 ④程式1加載組初始變形程度[1/(K1+K2)]與對照組比較明顯增加(P＜0.001)，程式2、程式3、程式4加載組初始變形程度[1/(K1+K2)]與對照組比較無明顯差異。 ⑤程式1加載組最大變形程度(1/K1)與對照組比較明顯增加(P＜0.01

10、)，程式3加載組最大變形程度(1/K1)與對照組比較明顯增加(P＜0.05)，程式2、程式4加載組最大變形程度(1/K1)與對照組比較無明顯差異。 ⑥程式1加載組細胞蠕變時間常數(shù)[(K1+K2)·μ/K1K2]與對照組比較明顯降低(P＜0.01)，程式2加載組細胞蠕變時間常數(shù)[(K1+K2)·μ/K1K2]與對照組比較有所升高，程式3、程式4加載組細胞蠕變時間常數(shù)[(K1+K2)·μ/K1K2]與對照組比較無明顯差異。

11、實驗證實：方波在一定的拉伸幅度下(15％)能夠破壞A549細胞微絲的排列方式，結果使方波(15％、0.5Hz、4h)加載組肺腺癌細胞的粘彈性常數(shù)K1、K2和μ值均大幅度減小。正弦波(15％、0.5Hz、4h)加載組肺腺癌細胞的彈性常數(shù)K1、K2有小幅減少，粘性系數(shù)μ無明顯改變。另外兩加載組(方波、1.5％和正弦波、1.5％)細胞的粘彈性沒有發(fā)現(xiàn)規(guī)律性的變化?？梢姴ㄐ闻c拉伸幅度的選擇對細胞粘彈性的改變同樣重要。另外，方波、15％的加載程式