研究人员发现细胞如何与支持蛋白相互作用以治愈伤口

2021-10-10 08:49:59
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  当我们的皮肤受到损伤时,我们体内的细胞会迅速移动进行修复。虽然我们知道细胞是如何愈合伤口和形成疤痕的,但由圣路易斯华盛顿大学研究人员领导的一个研究小组首次确定了这一过程的开始,这可能为伤口愈合、纤维化和癌症转移提供新的见解,由Dralm SkiiBA领导,由美国国家科学基金会科学与技术中心的工程机械生物学博士后研究所领导,发现了成纤维细胞的途径,或者,当细胞与结缔组织和细胞外基质相互作用时,普通细胞为细胞提供结构支持以及生化和生物力学提示。研究小组发现了细胞与其周围环境和细胞内以前未知的结构之间的递归过程。研究结果于7月28日发表在ACS Nano上。这篇论文的资深作者是麦凯维理工学院机械工程教授哈罗德、凯瑟琳·福特的盖伊·杰宁和美国生物化学和分子生物物理学名誉教授艾略特·埃尔森。医学院

  Shakiba说:“预防疤痕和纤维化等纤维收缩性疾病发展的临床努力基本上失败了,部分原因是缺乏对细胞与周围蛋白质纤维相互作用机制的了解。”“我们发现成纤维细胞处于这些相互作用的早期阶段(我认为它们是最可治疗的)它们使用完全不同的机制,因此它们对药物的反应可能与后期相反。”
  cemb联合主任Genin说,这一过程困扰了机械生物学研究人员一段时间“机械生物学领域的研究人员相信,细胞可以通过伸出长长的突起、抓住和向后拉来吸收细胞外基质中的胶原蛋白,”Genin说我们发现情况并非如此。细胞必须先通过胶原蛋白将其推出,然后再不抓住它。相反,它们从手臂两侧射出小头发或丝状伪足来吸收胶原蛋白。通过这种方式,然后收缩。“Genin说,既然他们理解了这个过程,就可以控制细胞的形状。”他说:“我们与宾夕法尼亚大学CEMB的同事们一起,我们能够验证一些数学模型来完成工程过程。现在我们有了细胞遵循的基本规则。”“我们现在可以开始设计特定的刺激,引导细胞以某种方式在构建组织工程结构中发挥作用。"
  研究人员已经了解到,他们可以通过两种方式控制细胞的形状:第一,通过控制细胞周围的边界,第二,通过抑制或上调与胶原重塑相关的特定蛋白质。成纤维细胞将伤口边缘拉到一起收缩或闭合。然后,细胞中的胶原重塑伤口细胞基质,从而完全闭合伤口。这是机械生物学的作用。
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  Genin说:“在新接触纤维蛋白的细胞中,张力和压缩之间存在平衡。”Genin说:“肌动蛋白电缆中存在张力。通过平衡,我们可以使这些突起非常长。”“我们可以停止重塑或增加重塑。”
  该团队使用了三维绘图技术(首次应用于胶原蛋白)以及计算细胞过程产生的三维应变和应力场的计算模型。当细胞积累胶原时,张力驱动的胶原重塑和排列导致胶原束的形成。这需要细胞之间的协同作用,细胞可以通过协同作用进行机械相互作用。
  Elson说:“显微镜、组织工程和生物力学建模的新方法大大提高了我们对细胞修饰和修复组织机制的理解。”纤维细胞结构产生并引导压缩和重定向细胞外纤维环境的力。这就提出了关于这些功能的分子机制、细胞如何调节它们施加的力以及它们如何控制基质变形程度的新问题。”伤口愈合是一个很好的例子,说明了这些过程在生理上的重要性。”“我们将能够深入了解如何训练细胞不过度压缩周围的胶原蛋白。”