肌肉三維組態(tài)的形成機制——以羽毛肌肉為模型的構像研究.pdf

1、背景與目的
　　組態(tài)是自然界事物中固有的、隨機發(fā)生的秩序,組態(tài)形成的過程被稱為組態(tài)形成。組態(tài)形成的機制一直是生物學界的難題,學者們對于干細胞如何自發(fā)構建成為組態(tài)結構有序的組織器官知之甚少。對于肌肉組織而言,其常以肌肉群的形式存在,眾多肌肉束縱橫交織,形成了特定的三維組態(tài)結構。然而目前對于肌肉三維組態(tài)形成機制的研究尚少,沒有明確的結論。
　　羽毛肌是一種特殊的平滑肌,其位于禽類真皮層內(nèi),連接羽毛毛囊成為網(wǎng)狀結構。每個毛囊下方的

2、肌肉分為下降肌與提升肌,肌肉束高低交錯,形成復雜的三維組態(tài)。這種復雜的組態(tài)在胚胎時期便已形成,然而目前對于羽毛肌尚限于解剖學的研究,對于胚胎時的組態(tài)及組態(tài)形成的過程均無人知曉。
　　本研究以羽毛肌的組態(tài)形成為研究對象,旨在發(fā)現(xiàn)肌肉三維組態(tài)的形成過程,闡明組態(tài)形成的機理,從中總結出普遍的規(guī)律,給予其它類型肌肉或其它器官的組態(tài)形成的研究提供指導意義。
　　方法
　　本研究首先通過熒光免疫組織化學的方法全程觀察了胚胎羽毛肌從

3、無到有的發(fā)育過程;然后通過羽毛芽重排、重組及重建實驗來闡明肌肉組態(tài)的建立與周圍環(huán)境的關系;接著通過體外皮膚培養(yǎng)及張力實驗證明生物機械張力在肌肉組態(tài)形成中的重要作用;最后通過免疫組化及抗體中和實驗證明整合素β1在肌肉與韌帶細胞連接過程中發(fā)揮著重要作用。
　　結果與結論
　　1.熒光免疫組織化學染色發(fā)現(xiàn),羽毛肌以羽毛芽為參照點建立連接,不同區(qū)域的肌肉組態(tài)有很大差異,Tenascin-C(TN-C)分子表達在羽毛肌韌帶組織中。在全

4、程觀察羽毛肌三維組態(tài)的建立過程后,發(fā)現(xiàn)了以下原則:1)TN-C在羽毛芽下方有四個主要表達域,均與肌肉相連,表達域總是早于肌肉細胞出現(xiàn);2)不同的表達域的周圍發(fā)出放射狀的肌肉纖維,初始時連接位點不確定,率先與鄰近羽毛芽建立連接的纖維主導了整條肌肉的方向;3)不同的表達域發(fā)出肌纖維的時間不一致,時間上的先后順序是保證羽毛肌高低交錯的重要因素。
　　2.熒光免疫組織化學染色發(fā)現(xiàn)在外培養(yǎng)的環(huán)境中,羽毛肌肉可以繼續(xù)發(fā)育并建立組態(tài);羽毛芽重排

5、及重組顯示,羽毛肌肉總是與鄰近的羽毛芽建立連接,羽毛芽之間的相對位置影響羽毛肌肉的連接位點及組態(tài);羽毛肌以個體羽毛芽為單位,其方向與極性與羽毛芽的指向保持一致;羽毛芽重建實驗顯示,羽毛肌可以在重建皮膚中發(fā)育并建立組態(tài),羽毛肌的組態(tài)不是預先決定的,而是適應于羽毛芽的位置及排列;羽毛芽下方的羽毛肌肉束之間可能沒有本質(zhì)上的身份差別。綜上,羽毛肌的組態(tài)形成適應于周圍的環(huán)境。
　　3.膠原膠皮膚培養(yǎng)系統(tǒng)及張力作用系統(tǒng)可用來培養(yǎng)雞胚皮膚并施加

6、張力作用,是一種良好的研究模型;胚胎皮膚在發(fā)育中具有內(nèi)縮的趨勢,正常發(fā)育中的生長擴張依賴于本身的收縮力與外張力的平衡;皮膚內(nèi)外張力的平衡影響了羽毛肌的分化及組態(tài);皮膚所受的外張力引導肌肉纖維生長方向及分布;皮膚中分布的生物張力線影響羽毛肌肉的宏觀組態(tài);TN-C的組態(tài)受生物機械張力的調(diào)控,TN-C的表達域為肌肉細胞提供附著位點。綜上,生物機械張力是羽毛肌適應性組態(tài)建立的重要因素。
　　4.肌肉細胞表達著Integrin beta-1