IMECH-IR  > 国家微重力实验室
炎症反应与肿瘤转移过程中β2整合素-配体相互作用的二维反应动力学研究
Alternative TitleTwo-Dimensional Kinetics of β2-Integrin and ICAM-1 in Inflammatory Response and Tumor Metastasis
佟春芳
Thesis Advisor龙勉
2015
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Subtype博士
Degree Discipline一般力学与力学基础
Abstractβ2整合素(LFA-1和Mac-1)和配体ICAM-1的相互作用介导的细胞粘附在炎症反应和肿瘤转移等多种生物学过程中都起重要作用。β2整合素表达于中性粒细胞表面,可与细胞表面ICAM-1分子反应特异性地介导中性粒细胞和血管内皮细胞或与肿瘤细胞的粘附。本文通过研究不同细胞间LFA-1-ICAM-1和Mac-1-ICAM-1相互作用的二维反应动力学进一步了解炎症反应和肿瘤转移的生物学过程。主要开展以下几部分的研究工作。 (1)β2整合素和ICAM-1相互作用的反应动力学对肿瘤细胞转移的影响。恶性肿瘤转移是癌症致死率高的重要原因,肿瘤转移过程非常复杂,肿瘤细胞与血管内皮细胞的粘附是非常关键的一步。研究发现白细胞的存在会促进肿瘤细胞跨血管内皮转移,可能的机制有两种:白细胞先与肿瘤结合再被内皮细胞捕获;白细胞先和内皮细胞粘附再去捕获肿瘤细胞。本文作者和付长亮博士合作从反应动力学的角度对何种机制起主导作用进行研究。黑色素瘤细胞与中性粒细胞、肺静脉微血管内皮细胞与中性粒细胞、乳腺癌细胞与中性粒细胞间β2整合素和ICAM-1的二维反应动力学研究结果显示,中性粒细胞和黑色素瘤细胞或乳腺癌细胞的细胞结合亲和比中性粒细胞和肺静脉内皮细胞的细胞结合亲和性高,而扣除分子密度之后的分子反应亲和性基本没有差异。由此得出结论,在肿瘤转移过程中,至少在肿瘤细胞向肺的转移过程中,白细胞更倾向于先与肿瘤细胞结合再被内皮细胞捕获,这种转移机制主要是由细胞表面的ICAM-1分子密度的差别引起的。乳腺癌细胞与中性粒细胞的粘附动力学工作由本文作者独立完成。 (2)分子结构相似的LFA-1和Mac-1的功能区别机制。炎症反应发生时,LFA-1和Mac-1在白细胞向炎症部位的募集过程的不同阶段起作用,LFA-1与ICAM-1的作用主要介导白细胞稳定粘附的过程,Mac-1与ICAM-1的作用则主要介导白细胞沿血管内皮细胞表面的爬行过程。本文通过对中性粒细胞和肺静脉微血管内皮细胞及中性粒细胞和黑色素瘤细胞之间LFA-1-ICAM-1和Mac-1-ICAM-1的二维反应动力学研究比较发现,LFA-1与配体的结合速率和结合亲和性比Mac-1高,LFA-1与配体的结合快,结合稳定性强,适于介导稳定粘附,Mac-1与配体的结合慢,结合稳定性弱,介导稳定粘附后的爬行过程。LFA-1和Mac-1分子与配体的反应动力学的差别决定了其不同的生物学功能。 (3)LFA-1和Mac-1在介导肝内中性粒细胞募集中的作用。肝脏是人体非常重要的器官,具有多细胞并存的特殊的肝血窦微环境。炎症发生时,白细胞向肝血窦的募集过程与其它器官不同,没有选择素介导的滚动过程,介导细胞粘附的粘附分子类型和功能也有别于其它器官。中性粒细胞表面β2整合素可与肝血窦内皮细胞和枯否细胞表面的ICAM-1相互作用。本文通过研究包被在人红细胞表面的LFA-1和Mac-1与LSEC和KC表面的ICAM-1的反应动力学研究发现,Mac-1与配体的结合速率和解离速率比LFA-1低,但结合亲和性强,结合更稳定,在肝血窦低流速环境中,适于介导中性粒细胞和肝血窦内皮和枯否细胞的粘附,而LFA-1的结合快解离也快,结合不稳定,在没有滚动过程的白细胞向肝血窦的募集过程的功能有待进一步研究。对比红细胞表面的LFA-1和Mac-1与脑血管内皮表面的ICAM-1的相互作用,发现,肝血窦内LFA-1和Mac-1的反应动力学规律与其它器官不同,这可能是肝脏炎症反应白细胞的募集过程和其它器官不同的机制之一。 综上,通过β2整合素和配体ICAM-1的二维反应动力学的研究,量化了肿瘤转移和炎症反应等生理现象中细胞粘附分子-配体相互作用的贡献,为阐明细胞粘附在上述病理生理过程的作用与机制提供了科学数据。 除整合素外,选择素和它们的配体PSGL-1也是介导白细胞向炎症部位募集过程中的重要粘附分子。本课题组已有研究工作发现PSGL-1分子关键位点46/48/51位酪氨酸替换为苯丙氨酸后影响选择素与PSGL-1反应的亲和性。作为一种拓展,本文采用微管吸吮技术通过二维反应动力学研究探讨PSGL-1氨基酸突变影响选择素-配体结合的机制,发现氨基酸替换后PSGL-1分子静电作用的改变以及分子构象的改变均影响选择素-配体的作用。
Call Number31243
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/55061
Collection国家微重力实验室
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GB/T 7714
佟春芳. 炎症反应与肿瘤转移过程中β2整合素-配体相互作用的二维反应动力学研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.
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