胞质分裂是细胞有丝分裂过程的最后环节，发生在核分裂之后，是细胞质分裂产生两个新细胞最关键的过程之一。胞质分裂开始于细胞赤道位置的收缩，在子细胞之间的连接切断之后结束。胞质分裂过程涉及收缩环收缩、皮层骨架与细胞膜的动态响应、染色体在纺锤体的作用下向细胞两极的运动等，是一个高度依赖力学作用的复杂过程。

细胞Laplace压力是细胞内外的液压差，它是调节细胞形态结构与功能的基本物理量之一，是由细胞皮层骨架的收缩以及渗透压变化引起的。Laplace压力在细胞生命过程中不断发生变化，合适的细胞Laplace压力是细胞正常地完成各项生命活动的前提条件。细胞进入有丝分裂时，一方面，通过Na⁺ 转运蛋白控制细胞质中Na⁺ 的浓度，改变胞内渗透压，导致水进入细胞，造成细胞Laplace压力增加（可达10倍以上）。另一方面，细胞收缩环和细胞两极皮层骨架的收缩会挤压细胞质，导致细胞Laplace压力升高。胞质分裂过程中升高的细胞Laplace压力及其动态变化对于胞质分裂过程的意义尚不明确。

为研究胞质分裂过程中Laplace压力对胞质分裂过程中细胞的行为调节及其作用机制，我们选择胞质分裂期的HeLa细胞为研究对象，通过改变细胞外溶液渗透压来调节细胞的Laplace压力，结合微管吮吸、局部显微给药、细胞免疫荧光以及活细胞图像动态采集分析等技术研究了胞质分裂过程中Laplace压力对细胞的作用，主要内容和结论如下：

1、通过改变细胞外溶液渗透压来改变细胞的Laplace压力。设置了五个胞外溶液渗透压浓度，分别为180、240、300、360、420 mOsm/kg并通过搭建换液装置实现快速平稳更换细胞外溶液，并利用活细胞工作站实现在培养条件下对胞质分裂细胞进行分析研究。为了验证细胞外溶液渗透压对细胞Laplace压力的影响，利用微管吮吸系统测量了改变细胞外溶液渗透压时细胞Laplace压力的改变。测量结果显示刚进入胞质分裂时细胞的平均Laplace压力为236 ± 57 Pa，在180、240mOsm/kg低渗溶液中，Laplace压力最大分别增加约为39%和20%。在360、420mOsm/kg低渗溶液中，Laplace压力分别减少约50%和74%。

2、基于活细胞成像技术统计分析了细胞在不同渗透压溶液中进行胞质分裂时的形态变化，并依据统计结果定义了将胞质分裂阶段量化细分的胞质分裂系数C_f。随着细胞胞质分裂过程的进行，C_f的值从卵裂沟出现到分裂结束近似线性地由1变为0，并且与细胞外溶液渗透压几乎无关。

3、基于活细胞成像技术统计分析了胞质分裂过程中细胞Laplace压力对细胞出泡的尺寸大小和出泡数目的影响，并基于C_f值将胞质分裂过程平分为五个阶段并统计了细胞Laplace压力对出泡分布规律的影响。结果表明：细胞的Laplace压力越大，细胞出泡尺寸越大、出泡数越少并且出泡发生在胞质分裂早期所占的比例越高，出泡越充分。

4、研究了胞质分裂过程中细胞Laplace压力对细胞分裂对称性的影响，并探究了胞质分裂过程中细胞出泡与胞质分裂对称性之间的关联。结果显示：在胞质分裂过程中增大细胞的Laplace压力会促进细胞的对称分裂；Laplace压力对细胞分裂对称性的影响是通过影响细胞出泡实现的。

5、采用活细胞免疫荧光、局部显微给药等技术对Laplace压力通过影响细胞出泡进而影响细胞分裂对称性的机制进行了研究。研究结果表明：在胞质分裂过程中，子细胞边界的力学性质可以决定细胞分裂的对称性，而细胞出泡的过程是一个细胞骨架在细胞膜下重组的过程，对细胞边界的缺陷有修复作用。细胞的Laplace压力可以通过影响细胞出泡来调节细胞边界的力学性质，进而影响细胞分裂的对称性。

综上所述，本文研究了Laplace压力对胞质分裂细胞的形态变化、细胞出泡以及细胞分裂对称性的影响。揭示了胞质分裂过程中Laplace压力调节细胞对称分裂的机制：细胞通过增加Laplace压力促进出泡来调节边界力学性质的均匀性，进而确保细胞的对称分裂。