作者:JA Faralli · 2022 年 · 被引用 12 次 — 这会产生串扰,使 TM/SC 细胞能够对 ECM 中的变化作出反应,这种变化可能是由 TM/SC 上的机械力、衰老和疾病引起的。
除了生化微环境之外,生物物理因素(例如细胞/组织所承受的机械力)也在调节细胞行为(包括增殖和分化、形态形成以及整个生物体生命周期内组织和器官功能的维持)方面发挥着不可或缺的作用。[4] 显然,细胞与其微环境之间的动态相互作用(不仅包括生物分子,还包括细胞与细胞连接的生物物理方面、细胞外基质 (ECM) 和机械力)是组织和器官形成以及组织再生和衰老的关键方面。[5] 例如,细胞的生长、分化和组装、高级结构的形成以及发育中胚胎的形态发生都依赖于机械力。[6] 体外研究还表明,通过改变细胞形状可以机械地控制细胞命运。 [7] 人体肌肉骨骼系统包括骨骼、肌腱、软骨、韧带和肌肉,它们支撑着身体,使身体能够运动,保护重要器官,同时还要承受一生中无数次的压缩和拉伸循环。因此,在研究细胞行为、组织形成机制以及受损和患病组织和器官的再生时,考虑生物物理因素非常重要。为了应对这一挑战,在过去的几十年里,来自生物学、材料科学和生物医学工程领域的科学家进行了多学科合作,提供了专业知识和工具,使人们能够研究生物对物理微环境的反应。到目前为止,各种类型的物理线索,如电、磁、声和机械,都已被证明能有效调节多种细胞反应。[8] 在各种生物物理线索中,机械刺激获得了最多的关注,因为机械传导在生命的不同阶段都是保守的。 [4] 对细胞和组织施加机械刺激的主要方式有三种:i)通过控制它们接触的基质的机械特性(硬度);ii)通过控制基质的(表面)形貌;iii)通过主动向细胞/组织施加机械力(压缩、拉伸、剪切)(图 1)。为了研究机械刺激如何影响细胞行为和组织形成,
摘要人的大脑在微观和宏观尺度上具有高度复杂的结构。越来越多的证据表明,机械力在皮质折叠中的作用 - 人脑的经典标志。然而,微观尺度上的细胞过程与宏观上的机械力之间的联系仍未得到充分理解。最近的发现表明,一个额外的增殖区域(OSVZ)对人皮质的特定大小和复杂性是决定性的。为了更好地了解OSVZ如何影响皮层折叠,我们建立了一个多场计算模型,该模型将细胞在不同区域中的细胞增殖和细胞尺度上的迁移与在器官尺度上的生长和皮质折叠结合在一起,通过将对流扩散模型与有限生长理论相结合。我们根据人类胎儿大脑的组织学染色部分的数据来验证我们的模型,并预测3D模式形成。最后,我们解决了有关OSVZ在形成皮质褶皱中的作用的开放问题。所提出的框架不仅可以提高我们对人脑的理解,而且最终可以帮助诊断和治疗因细胞发育中的破坏以及皮质发育的相关畸形而引起的神经元疾病。
精确测量细胞中的机械力是理解细胞如何感知和对机械刺激的反应的关键,这是机械生物学的主要方面。但是,在活细胞中,准确量化单分子水平的动态力是一个重大挑战。在这里,我们开发了基于DNA的福克罗诺探针,以实现活细胞中单分子水平的整联蛋白力动力学的深入研究。通过阐明两个不同的机械点并规避单分子荧光的固有波动,Forcechrono探针可以分析单分子水平的机械力的复杂动力学,例如加载速率和持续时间。我们的结果将先前对细胞载荷速率的广泛估计提高到更精确的范围为0.5至2 pn/s,从而散发出细胞力学的细节。此外,这项研究揭示了整联蛋白力的幅度和持续时间之间的关键联系,这与在体外表现出的接管键行为一致。福克罗诺探针具有不同的优势,例如对单分子力动力学的精确分析以及对荧光波动的耐药性,这将显着提高我们对单分子水平上细胞粘附和机械转移的理解。
生长和发展是遗传遗传环境调节的净结果。间充质细胞分化为软骨,成骨和纤维基细胞:第一个2是chie chie -fl y负责内侧软骨的骨化,最后2个用于缝合生长。细胞受到基因和环境提示的影响,以迁移,增殖,分化和合成在特定方向和大小的细胞外基质,最终导致诸如鼻子和下巴等宏观形状。机械力,研究最多的环境线索,容易调节骨骼和软骨生长。最近的实验证据表明,循环力不仅会引起更大的合成代谢反应,这不仅是颅面缝合线,而且还引起了颅底软骨。机械力是组织传播和细胞传播机械应变的传播,进而调节基因表达,细胞增殖,分化,成熟和基质合成,其总数是生长和发育。因此,生长和发育的遗传性和机械调制通过基因共享一个共同的途径。使用遗传学,生物工程和定量生物学的结合方法有望为生长和发育带来新的见解,并可能导致针对颅面骨骼骨骼异常发育不良的创新疗法,包括牙纹质畸形,牙纹质畸形,以及颅面上的杂物和颅面症和颅面症,伴随着脆性症状的疾病。(Am J Orthod Dentofacial Orthop 2004; 125:676-89)G
多年来,对于热轧钢,造船厂一直依靠火焰矫直来消除制造过程中引入的焊接变形。这些钢对火焰矫直温度的要求相对较高,因此造船厂可自行决定是否采用该工艺。另一方面,淬火回火钢通过受控热处理来发展其机械性能*,因此这些性能可能因制造过程中暴露于高温而受损。出于这个原因,目前禁止对淬火回火钢进行火焰矫直。火焰矫直去除变形的替代方法是使用机械力和面板拆卸,然后重新焊接。在极少数情况下,允许使用额外的焊道板焊缝。
在生物体中,细胞感知机械力(剪切力、拉伸力和压缩力)并通过称为机械转导的过程对这些物理信号作出反应。此过程包括同时激活生化信号通路。最近主要针对人类细胞的研究表明,压缩力选择性地调节各种细胞行为,无论是在受压细胞中还是在邻近受压较少的细胞中。除了参与骨愈合等组织稳态外,压缩还与病理有关,包括椎间盘退化或实体癌。在这篇综述中,我们将总结目前关于压缩诱导的细胞信号通路及其随后的细胞输出的零散知识,包括生理和病理条件,如实体癌。
细胞配体是介导细胞与其环境之间通信的必需分子。充当信号使者,配体与靶细胞或目标细胞内的特定受体结合,触发一系列细胞内事件,这些事件调节生长,免疫反应,代谢和稳态等生理过程。本文分析了生物系统中细胞配体的类型,机制和意义。配体是一种与靶受体形成特定的,可逆的相互作用的分子。这种相互作用激活或抑制受体的功能,从而使细胞对外部刺激做出反应。细胞配体包括各种分子,例如激素,神经递质,细胞因子,生长因子,甚至是光或机械力等环境信号。