Mechanocrine and Mechanotransduction of Liver Sinusoidal Endothelial Cells Regulated by Mechanical Stretch

肝脏是哺乳动物体内具有重要生理作用的器官，承担着合成、代谢、消化和免疫等维持机体稳态的重要功能。肝脏还具有强大的再生能力，为肝脏受损后快速恢复功能提供了基础保障，也使得部分肝切除和肝脏移植等肝病临床治疗手段成为可能。肝脏具有十分独特的门静脉和肝动脉双血供系统，其血流动力学是影响肝脏行使复杂生理功能的重要调控因素，表现为典型的力学-生物学耦合特征，对于肝脏维持生理功能和器官特征具有重要意义。部分肝切除后的肝再生涉及细胞增殖、细胞外基质重建以及反馈信号调节等复杂生物学过程，而该过程除生化因子的作用外，还伴随着血流动力学的改变。这一血流动力学的变化在肝血窦层面可以进一步解耦为作用在肝血窦内皮细胞上的力学拉伸和流体剪切应力，这种作用直接、时间迅速且变化显著的力学因素可能作为驱动肝再生的因素之一，与生化因素协同促进肝再生的进程，但目前对于力学因素（尤其基于肝血窦内血流引起的力学拉伸）在肝再生中作用的研究仍不够清晰。在肝脏复杂的细胞组成中，肝血窦内皮细胞能够首先感知肝内环境变化，其对力学拉伸变化的感知、转导及响应的力学-生物学耦合信号转导机制，尚待进一步研究。 本论文基于部分肝切除后的肝再生过程中力学拉伸对肝血窦内皮细胞旁分泌能力的影响及其力学转导机制展开研究。首先，通过肝脏离体灌注模型，发现高灌注流量引起的肝血窦扩张与肝再生因子的表达以及肝细胞的增殖能力呈正相关性。其次，对肝血窦内皮细胞进行体外力学拉伸加载模拟肝血窦的扩张，发现力学拉伸不改变肝血窦内皮细胞的分子表型和窗孔特征，但能够促进肝血窦内皮细胞表达肝再生相关因子，且其表达模式与生理肝再生过程相似，其中肝素结合性表皮生长因子（HB-EGF）的表达和分泌呈现明显的时间和幅值依赖性，对促进肝细胞的增殖具有重要作用。再次，通过收集力学拉伸加载肝血窦内皮细胞后的上清液对肝细胞进行培养，发现力学拉伸后的上清液培养的肝细胞具有更强的增殖潜能以及合成和代谢等功能。最后，通过蛋白质组学及磷酸化蛋白质组学结果分析，结合小分子抑制剂、基因沉默等实验方法，得到力学拉伸调控肝血窦内皮细胞中HB-EGF表达的力学信号转导通路。 肝血窦内皮细胞的力学信号转导对上述生物学过程至关重要。肝血窦内皮细胞通过表面的&beta;1整合素（&beta;1-Integrin）对力学拉伸进行感知，&beta;1-Integrin将力学信号传递给肌动蛋白丝（F-actin），进而促进yes关联蛋白1（YAP）入核以及HB-EGF的表达。力学拉伸促进转录共激活因子YAP进入细胞核后，与细胞核内的转录因子TEA域家族（TEAD）相互作用，直接促进Hbegf基因的转录，进而增加HB-EGF的表达。进一步发现，F-actin通过两方面因素促进YAP进入细胞核：一方面力学拉伸通过F-actin促进细胞核核孔的扩张，被动增加YAP进入细胞核的潜能；另一方面F-actin能够促进BAG家族分子伴侣调节蛋白3（BAG-3）的表达，而增加的BAG-3与YAP结合，主动转运YAP进入细胞核，两种途径共同促进YAP激活并入核以及HB-EGF的表达。力学拉伸在肝再生中的重要作用通过小鼠不同程度肝切除模型得到验证。 综上所述，本论文从肝再生中复杂的力学-生物学耦合背景入手，解耦出力学拉伸在肝再生过程中的重要地位。通过研究力学拉伸在促进肝脏再生中的重要作用，揭示了力学拉伸能够促进肝血窦内皮细胞分泌HB-EGF等肝再生相关因子从而促进肝细胞的增殖潜能，深化了肝再生过程中力学信号与生化信号的协同作用，以及肝血窦内皮细胞对肝细胞的旁分泌作用。最后本文探究出一条力学敏感蛋白YAP介导HB-EGF表达的力学信号转导通路，即&beta;1-Integrin &rarr; F-actin &rarr; 核孔/BAG-3 &rarr; YAP和TEAD &rarr; HB-EGF表达。上述结果在深化理解肝再生中力学-生物学耦合规律的同时，也为临床肝病治疗提供了基础数据和新思路。</p

拉伸诱导的肝血窦内皮细胞分泌对肝细胞功能和增殖的影响

目的肝脏具有强大的再生能力,即使2/3肝切除(PHx)后仍能通过肝再生因子的有序表达使肝细胞(HC)不断增殖以补偿丢失的肝组织并维持正常功能。PHx后,剩余肝组织所承受的相对血流量迅速增加,而肝血窦内皮细胞(LSEC)作为肝血窦内力学环境的直接感受者,对其所受急剧升高的力学刺激在肝再生中作用的研究仍较少。聚焦PHx早期作用于LSEC的周向拉伸力,探究LSEC对力学拉伸的感知、转导及响应机制

Full-field measurement of thin plate irradiated by CW laser

实验研究了CW激光辐照铝合金薄板的热力响应过程,利用三维数字图像相关技术(3D-DIC)结合红外测温系统对整个过程的变形场和温度场实现了全场实时测量。分析了入射激光功率对变形场和温度场的影响,发现变形和温度均随入射激光功率线性增长。建立了三维有限元模型对实验过程进行模拟,模拟结果与实验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性。3D-DIC结合红外测温系统可以很好地对激光破坏试验中的靶体变形场和温度场进行实时测量,是一种很有效的实验测量手段

一种随动式激光冲击强化处理装置

本申请公开了一种随动式激光冲击强化处理装置，其特征在于，所述装置包括光路输入模块、送带模块、调焦模块、喷水模块；所述光路输入模块的一端连接并引入光源，另一端与所述调焦模块连接且光路相通；所述调焦模块的另一端与所述喷水模块连接；所述送带模块包括电机、传动机构和吸收带，所述电机通过传动机构带动所述吸收带移动，所述吸收带穿过所述喷水模块喷出的水柱。其采用了随动式的吸收带输送方式，具有高次序、高效率进行激光冲击强化处理的优势

硅酸钙浸出液对人胚胎干细胞肝向分化的影响

目的考察硅酸钙(calcium-silicate,CS)浸出液是否有利于人胚胎干细胞(human embryonic stem cell,hESCs)的肝向分化、从而提高肝样细胞(hepatocyte-like cells, HLCs)的成熟度和分化效率。方法 将人胚胎干细胞H9细胞系接种于包被有Matrigel TM的玻片上,培养1 d后,经干性维持(STEM)、确定内胚层分化(DE)、肝前体细胞(Pre-H)、成熟肝样细胞(M-H)4个阶段的分化顺序分阶段和浓度加入CS浸出液。CS浸出液按照STEM阶段与DE阶段、添加或不添加CS浸出液、添加浓度1/64或1/256,共分为6种添加方式。选择其中DE细胞

基底硬度调控胚胎干细胞肝向分化的分子机制

目的人胚胎干细胞(human embryonic stem cells, hESCs)是多能性干细胞,是再生医学和生物医药应用的重要的潜在细胞来源。肝脏是人体重要的解毒器官,晚期肝病的治疗目前还是依赖于肝脏移植,因此用人胚胎干细胞分化产生肝细胞是一种重要的替代疗法。细胞所在的微环境力学性质会影响细胞的生长状态和功能,基底硬度能影响胚胎干细胞向肝细胞分化的程度;在分化早期阶段,胚胎干细胞在硬基底上更利于向内胚层细胞分化。基于此现象,着重研究基底硬度如何被胚胎干细胞感知,以及通过何种信号通路调控分化过程。方法 针对已

激光冲击强化6061铝合金的耐磨性能及电化学性能

利用激光冲击强化(LSP)处理了6061铝合金,研究了LSP对试样耐磨性能及电化学性能的影响,并对试样的显微硬度和残余应力等进行了测试与分析。结果表明,LSP能有效提高试样的力学性能;LSP试样的表面没有发生物相变化,但硬度与残余应力显著增大,耐腐性明显提高;LSP前后试样的摩擦系数相近,但LSP试样的磨损量减小,耐磨性得到提升

CW激光辐照薄板热力响应全场测量

实验研究了CW激光辐照铝合金薄板的热力响应过程,利用三维数字图像相关技术（3D-DIC）结合红外测温系统对整个过程的变形场和温度场实现了全场实时测量.分析了入射激光功率对变形场和温度场的影响,发现变形和温度均随入射激光功率线性增长.建立了三维有限元模型对实验过程进行模拟,模拟结果与实验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性.3D-DIC结合红外测温系统可以很好地对激光破坏试验中的靶体变形场和温度场进行实时测量,是一种很有效的实验测量手段