Mechanical loading is crucial in modulating the physiology and architecture of bone. Previous experiments indicated intercellular communication among osteoblasts upon mechanical stimulation, suggesting the involvement of a soluble signal mediator. Extracellular adenosine triphosphate (ATP) functions as signaling molecules in many cell regulation processes, therefore appears to be a prone candidate. ATP acts on osteoblasts through multiple P2 receptors. To provide insights on the roles of individual receptors, we modeled ATP concentration dependence for different P2 receptors. Next, the process of ATP degradation and the diffusion of ATP, adenosine diphosphate (ADP) and adenosine monophosphate (AMP) are modeled. To confirm the predictions of the model, we initiated experiments to measure ATP release from mechanically stimulated osteoblasts. Firefly luciferase assay successfully measures ATP using a luminometer and a charge coupled device (CCD) camera. Local indentation with a AFM cantilever is applied to mechanically stimulate an osteoblast. Preliminary results on real time imaging of ATP release from osteoblasts are reported. / Le chargement mécanique est crucial dans la modulation de la physiologie et de l'architecture de l'os. Des expériences antérieures ont indiqué la communication intercellulaire entre les ostéoblastes lors de la stimulation mécanique. Ces résultats suggèrent l'implication d'un médiateur soluble. L'adénosine triphosphate (ATP) extracellulaire fonctionne comme des molécules de signalisation dans de nombreux processus de régulation cellulaire. Celle-ci semble être un candidat à risque. L'ATP agit sur les ostéoblastes via les récepteurs P2. Ici, la concentration d'ATP pour chacun de ces récepteurs P2 a été modélisée mathématiquement pour mieux comprendre leur rôle. Le processus de dégradation de l'ATP et la diffusion de l'ATP, adénosine diphosphate (ADP) et adénosine monophosphate (AMP) ont aussi été modélisés. Avec le luminomètre, nous étions capables de mesurer avec succès l'ATP par dosage de la luciférase de luciole. Des images de haute résolution de la détection d'ATP ont été obtenues avec un dispositif à transfert de charge (CCD). Enfin, l'indentification locale avec une pointe de microscopie à force atomique (MFA) est appliquée mécaniquement pour stimuler un ostéoblaste. Les résultats préliminaires sur l'imagerie en temps réel de la libération d'ATP à partir d'ostéoblastes sont présentés.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.114355 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Xing, Shu |
| Contributors | Peter H Grutter (Internal/Supervisor), Svetlana Komarova (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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