目的:细胞焦亡是以细胞膨胀、胞膜出泡和破损为特征的程序性细胞损伤现象,其细胞形态改变依赖于血影蛋白介导的膜骨架结构的改变,这一变化同样密切联系于细胞内骨架张力的变化及其对血影蛋白的牵拉力学作用。通过检测细胞焦亡过程中胞内骨架结构张力变化及其对血影蛋白的力学效应,能有效识别调控胞膜形状改变的力学调控机制,揭示细胞焦亡与胞内力学活动相关的分子机制。方法:基于荧光共振能量转移原理(FRET)和分子克隆技术,将供体Cerulean和受体Venus荧光蛋白连接,构建成cpstFRET角度张力探针模块,将力学变化转换成光学信号,同时分别嵌入肌动蛋白、微管蛋白基因之间或血影蛋白基因之内,构建成AcpA,TcpT和ScpS荧光张力探针基因克隆,并转入MCF-7细胞,诱导其表达。采用激光共聚焦FRET SE/FRAP/FLIP技术、3D扫描模块等技术分析上述张力探针的有效性。应用FRET技术,检测微丝张力、微管张力和血影蛋白牵拉力在焦亡模型中的变化及其相互的力学作用。结合微丝或微管解聚剂评价微丝和微管张力对血影蛋白牵拉力的矢量效应,并结合钙信号抑制剂、自由基清除剂、膜孔堵塞剂、非选择性离子通道抑制剂,以及基因敲除技术,研究骨架结构张力改变与细胞焦亡的联系,并在小鼠体内乳腺癌模型中验证,结构张力改变对细胞焦亡的影响,继而阐明不同药物诱导下骨架结构张力调控细胞焦亡发生的力学调控机制。结果:构建的AcpA,TcpT和ScpS荧光张力探针能有效检测细胞内微丝、微管张力和血影蛋白牵拉力的变化。低渗刺激能导致血影蛋白骨架张力的增强,密切联系微丝、微管向内的力学拮抗作用。高渗能诱导血影蛋白牵拉力的减弱,联系于微管而不是微丝向外的力学对抗效应。细胞焦亡诱导剂刺激了血影蛋白骨架张力的增加,是由微丝向内和微管向外张力相互拮抗作用的结果。不同于微丝骨架张力,向外的微管骨架张力参与了焦亡细胞膨胀出泡的形成。增加的血影蛋白牵拉力主要来源于向内微丝骨架张力,参与了焦亡膨胀的对抗。微丝和微管骨架结构的稳定对细胞内骨架张力和焦亡产生的形变影响不明显。而焦亡诱导的骨架张力改变密切联系于钙信号和活性氧自由基的产生。细胞膜孔堵塞,非选择性离子通道抑制,或者半胱天冬酶-1的基因沉默,均能导致细胞骨架张力的降低,并伴随细胞焦亡的抑制。结论:亚细胞结构张力参与了细胞焦亡形态改变调控,并受其大小和方向调节。消除骨架张力,特别是微管依赖的骨架张力,能抑制细胞膨胀和出泡现象,降低细胞焦亡的发生。