Введение
Список используемых сокращений 5
1. Введение 6
2. Обзор литературы 9
2.1 Роль механических свойств клеток в биологии и медицине 9
2.2 Структурные компоненты животных клеток, определяющие их механические свойства 10
2.2.1 Клеточная мембрана 10
2.2.2 Клеточное ядро 10
2.2.3 Элементы цитоскелета 11
2.2.4 Актиновый цитоскелет 13
2.2.5 Регуляция актинового цитоскелета 17
2.3 Измерение механических свойств животных клеток 24
2.3.1 Механические модели для описания клетки 24
2.3.2 Методы измерения механических свойств клеток 27
2.4 Атомно-силовая микроскопия животных клеток 28
2.4.1 Принцип действия АСМ 28
2.4.2 Визуализация животных клеток с помощью АСМ 32
2.4.3 Взаимодействие кантилевера с клеткой 34
2.5 Измерение механических свойств животных клеток с помощью АСМ 38
2.5.1 Силовая спектроскопия клеток 38
2.5.2 Измерение вязкоупругих свойств клеток 49
2.6 Особенности структуры цитоскелета и механических свойств опухолевых клеток 52
2.7 Перспективы использования АСМ для исследования эмбрионов 57
3. Материалы и методы 61
3.1 Исследуемые объекты 61
3.1.1 Фибробласты мыши 613
.2 Астроциты и нейроны культуры СМГ 61
3.1.3 Трансформированные и контрольные клеточные линии 62
3.1.4 Эмбрионы Xenopus laevis 63
3.2 Методы 63
3.2.1 Атомно-силовая микроскопия для визуализации объектов 63
3.2.2 Силовая спектроскопия 65
3.2.3 Атомно-силовая микроскопия для измерения вязкоупругих свойств 67
3.2.4 Реология модельных объектов (полиакриламидных гелей) 67
3.2.5 Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия и проточная цитофлуориметрия 68
3.2.6 Статистическая обработка данных 69
4. Результаты и их обсуждение 70
4.1 Разработка методики обработки данных АСМ для измерения механических свойств образца 70
4.2 Проверка методики на модельных объектах (полиакриламидных гелях) 72
4.3 Визуализация клеток с помощью АСМ 75
4.3.1 Сканирование фиксированных клеток на воздухе 75
4.3.2 Сканирование фиксированных клеток в жидкости 78
4.3.3 Сканирование живых клеток в среде культивирования 78
4.4 Силовая спектроскопия клеток с использованием острых кантилеверов 86
4.5 Силовая спектроскопия клеток с использованием модифицированных кантилеверов 90
4.5.1 Влияние положения ядра на измеряемый модуль Юнга клеток 92
4.5.2 Влияние степени конфлюентности на модуль Юнга клеток 93
4.6 Сопоставление механических свойств нормальных и трансформированных клеток 97
4.7 Изучение влияния биохимических воздействий, приводящих к изменению структуры актинового цитоскелета, на нормальные и опухолевые клетки 103
4.8 АСМ эмбрионов Xenopus laevis 105
4.8.1 Исследование фиксированных эмбрионов Xenopus laevis на разных стадиях эмбриогенеза 107
4.8.2 Исследование живых эмбрионов Xenopus laevis 116
4.9 Силовая спектроскопия живых эмбрионов Xenopus laevis 120
5. Заключение 122
Выводы 123
Благодарности 125
Приложения 126
Список литературы 129
