科學(xué)家發(fā)現(xiàn)保護(hù)細(xì)胞免受機(jī)械應(yīng)力的分子機(jī)制

全國心血管研究中心(CNIC)的科學(xué)家已經(jīng)確定了使我們的細(xì)胞適應(yīng)，保護(hù)自身免受機(jī)械壓力并在機(jī)械壓力下生存的分子機(jī)制。今天發(fā)表在《自然通訊》上的結(jié)果表明，我們的細(xì)胞產(chǎn)生的分子在響應(yīng)機(jī)械應(yīng)力時(shí)起“氣囊”的作用。主要作者米格爾·安杰爾·德爾·波佐(MiguelÁngeldel Pozo)解釋說，如果沒有這種保護(hù)性和適應(yīng)性系統(tǒng)，心臟，即承受連續(xù)機(jī)械力的器官，將無法正確執(zhí)行其抽血作用。第一作者阿西耶·埃查里(Asier Echarri)補(bǔ)充說，這些發(fā)現(xiàn)“表明了識別保護(hù)細(xì)胞免受機(jī)械應(yīng)力的分子機(jī)制的重要性”。

許多生理過程，例如胚胎發(fā)育，傷口愈合，器官穩(wěn)態(tài)，脂質(zhì)存儲和肌肉活動(dòng)，涉及暴露于各種可能破壞性的機(jī)械力中。所有活生物體以及組成它們的細(xì)胞都受到不同的物理力，包括機(jī)械力(重力，撞擊，血流，肌肉拉伸等)和電磁力。

人細(xì)胞能夠感知，適應(yīng)和響應(yīng)機(jī)械力。

根據(jù)Del Pozo的說法：

這些力有時(shí)可能過大，使細(xì)胞處于機(jī)械應(yīng)力之下，該機(jī)械應(yīng)力會(huì)破裂細(xì)胞膜并導(dǎo)致受影響的細(xì)胞死亡。為了避免這種破裂并因此防止細(xì)胞死亡，自然界發(fā)展了分子傳感器，這些傳感器可響應(yīng)這些力而“打開”并啟動(dòng)適應(yīng)性和保護(hù)性過程。這種反應(yīng)的目的是在細(xì)胞引起組織或器官損害之前使細(xì)胞適應(yīng)這些力。”

《自然通訊》的研究發(fā)現(xiàn)了圍繞細(xì)胞的相對較大的折疊或起皺結(jié)構(gòu)，當(dāng)細(xì)胞被拉伸時(shí)可以展開或展平，從而為細(xì)胞提供了額外的涂層，可以防止細(xì)胞過度拉伸而破裂。研究人員解釋說：“可以將它比作一個(gè)手風(fēng)琴，它在拉伸時(shí)會(huì)展開，從而防止拉動(dòng)時(shí)折斷。” 因此，這些折疊起一種“安全氣囊”的作用，緩沖細(xì)胞以防止過度的機(jī)械應(yīng)力。

該小組還確定了參與該機(jī)制的分子，從而使細(xì)胞能夠感知機(jī)械力并啟動(dòng)適應(yīng)機(jī)械應(yīng)力所需的生化變化。

這項(xiàng)研究是與CNIC科學(xué)家Jorge Alegre-Cebollada以及巴黎巴斯德研究所，澳大利亞昆士蘭大學(xué)和圣塞瓦斯蒂安的Donostia國際物理中心的研究人員合作進(jìn)行的。研究小組確定了具有相反功能的分子。Del Pozo和Echarri解釋說：“一種分子(FBP17)保護(hù)細(xì)胞免受機(jī)械應(yīng)力，而另一種分子(ABL)使細(xì)胞對這些力更敏感。”

兩種分子都以有序的方式工作，“協(xié)調(diào)著保護(hù)細(xì)胞和細(xì)胞骨架的細(xì)胞包膜變化，使其具有抵抗機(jī)械應(yīng)力所需的結(jié)構(gòu)和堅(jiān)固性，” Echarri博士解釋說。

作者還設(shè)法改變了人類細(xì)胞中這些分子的數(shù)量或活性。抑制ABL的作用增強(qiáng)了對機(jī)械應(yīng)力的保護(hù)，而抑制FBP17使細(xì)胞更敏感。

該發(fā)現(xiàn)很重要，因?yàn)橛嘘P(guān)如何保護(hù)細(xì)胞免受機(jī)械應(yīng)力的知識“將使我們更好地了解疾病的分子基礎(chǔ)，例如某些形式的肌營養(yǎng)不良，心肌病以及對身體活動(dòng)敏感的肺或血管疾病。研究結(jié)果還將闡明對心臟，肺，肌肉和血管等具有較高機(jī)械活動(dòng)水平的器官的損傷機(jī)制。” 作者得出的結(jié)論是：“這項(xiàng)工作為患有這些疾病的患者提供了進(jìn)一步治療的途徑。”

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