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模擬高壓力環(huán)境下的細(xì)胞反應(yīng)

德國(guó)耶拿大學(xué)附屬醫(yī)院口腔正畸科的研究員在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中探討了長(zhǎng)時(shí)間暴露于 GDF15 對(duì) PdL 成纖維細(xì)胞特性和機(jī)械生物學(xué)功能的影響。

骨關(guān)節(jié)炎（OA）的特征是關(guān)節(jié)軟骨退行性改變和受累關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)丟失，導(dǎo)致慢性疼痛、運(yùn)動(dòng)受限，最終降低生活質(zhì)量。關(guān)節(jié)軟骨主要由軟骨細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）組成，其退變降解的過(guò)程主要由一系列軟骨基質(zhì)降解酶所介導(dǎo)。細(xì)胞衰老是與 ECM 降解和軟骨細(xì)胞功能障礙密切相關(guān)的另一個(gè)因素。在病理狀態(tài)下，軟骨細(xì)胞可能會(huì)去分化，失去其功能表型，并趨向衰老。在培養(yǎng)過(guò)程中，軟骨細(xì)胞衰老和去分化伴隨著軟骨細(xì)胞特異性蛋白（如II型膠原和糖蛋白）表達(dá)的降低。?軟骨細(xì)胞維持軟骨組織形態(tài)，對(duì)機(jī)械刺激是非常敏感的。生理范圍內(nèi)的機(jī)械

機(jī)械應(yīng)力可以有效地調(diào)節(jié)細(xì)胞活動(dòng)，包括細(xì)胞增殖、凋亡、分化和自噬。鈣離子（Ca2+）通過(guò)機(jī)械敏感的 Piezo1 通道對(duì)機(jī)械刺激做出反應(yīng)。Piezo1可以檢測(cè)機(jī)械應(yīng)力，如靜壓、剪切應(yīng)力和膜拉伸。此外，Piezo1 也是一種機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)介質(zhì)，用于 Ca2+ 介導(dǎo)的髓核細(xì)胞（NPCs）中硬化細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的激活。椎間盤（IVD）是一個(gè)生理負(fù)壓器官。除了維持人體髓核（NP）組織的生理功能外，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械應(yīng)力在內(nèi)部微環(huán)境中也起著重要作用。力學(xué)性能的變化與 IVD 結(jié)構(gòu)和組成的異常變化之間存在正相關(guān)。此外，

糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥（GIOP）是在接受糖皮質(zhì)激素治療的自身免疫性疾病患者中觀察到的主要副作用。GIOP 患者的骨折風(fēng)險(xiǎn)與骨密度（BMD）的相關(guān)性低于傳統(tǒng)骨質(zhì)疏松癥患者，這表明糖皮質(zhì)激素對(duì)骨質(zhì)量和骨量有負(fù)面影響。重要的是，機(jī)械應(yīng)力鍛煉已被證明可以增強(qiáng) GIOP 中的 BMD。雖然單獨(dú)使用阿侖膦酸鈉是不夠的，但它與機(jī)械應(yīng)力的結(jié)合會(huì)顯著提高 BMD。這些發(fā)現(xiàn)表明，模擬骨細(xì)胞機(jī)械應(yīng)力的治療可能是 GIOP 藥物開(kāi)發(fā)的突破。目前，使用條件性骨細(xì)胞特異性 Piezo1 敲除小鼠的研究表明，Piezo

運(yùn)動(dòng)引起的機(jī)械負(fù)荷，特別是負(fù)重沖擊，通過(guò)刺激成骨細(xì)胞（分泌骨基質(zhì)的細(xì)胞）促進(jìn)骨形成來(lái)增加骨量。成骨細(xì)胞數(shù)量和骨形成的減少是人類和小鼠隨著年齡增長(zhǎng)而骨量流失的主要因素。衰老機(jī)制，如活性氧（ROS）過(guò)量或自噬減少，與老化骨骼中骨形成減少有關(guān)。骨骼中線粒體（mt）ROS 隨著年齡的增長(zhǎng)而增加，它們?cè)陂g充質(zhì)譜系細(xì)胞（包括成骨細(xì)胞前體、成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞）中的衰減抵消了老齡小鼠骨量的損失。線粒體呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的線粒體 ROS 受到涉及超氧化物歧化酶2（Sod2）的抗氧化防御機(jī)制的對(duì)抗。與 mtROS 對(duì)骨骼

骨關(guān)節(jié)炎（OA）是一種退行性關(guān)節(jié)疾病，可由多種因素誘發(fā)，包括衰老、肥胖和關(guān)節(jié)損傷。關(guān)節(jié)損傷會(huì)增加局部關(guān)節(jié)組織促炎介質(zhì)的產(chǎn)生，最終降低軟骨結(jié)構(gòu)和功能。炎癥介質(zhì)，包括巨噬細(xì)胞和 T 細(xì)胞，在 OA 的發(fā)生和進(jìn)展中發(fā)揮作用。在 OA 患者活檢中，T淋巴細(xì)胞和相關(guān)細(xì)胞因子的病灶在劇烈炎癥的滑膜區(qū)域比在宏觀上無(wú)炎癥的區(qū)域更明顯。然而，淋巴結(jié)（T 細(xì)胞被激活的地方）與受損關(guān)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)仍然知之甚少。此外，大多數(shù) OA 是由關(guān)節(jié)的習(xí)慣性非創(chuàng)傷性壓縮負(fù)荷逐漸發(fā)展而來(lái)，但目前缺乏對(duì)關(guān)節(jié)機(jī)械負(fù)荷與局部淋巴結(jié)中 T

血管內(nèi)皮細(xì)胞不僅是血液與血管壁的物理屏障，更通過(guò)抗凝、抗炎和抗氧化功能維持血管穩(wěn)態(tài)。體內(nèi)血流產(chǎn)生的切應(yīng)力是調(diào)控內(nèi)皮功能的關(guān)鍵因素：直段的脈動(dòng)切應(yīng)力（PS）誘導(dǎo)抗氧化與抗炎基因表達(dá)，而彎曲分叉處的振蕩切應(yīng)力（OS）則促進(jìn)促炎與氧化基因激活。這種差異導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的區(qū)域性分布，體外 PS 和 OS 模型可模擬這兩種血流模式。微小 RNA（miR）通過(guò)形成沉默復(fù)合體降解靶 mRNA 或抑制翻譯，參與調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成、血管張力等核心功能。切應(yīng)力可通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控 miR 及其宿主基因的轉(zhuǎn)錄，

胰腺對(duì)機(jī)械損傷極為敏感，相關(guān)臨床現(xiàn)象與機(jī)制研究不斷深入。手術(shù)操作、腹部鈍性創(chuàng)傷，以及內(nèi)鏡逆行胰膽管造影術(shù)（ERCP）中胰管過(guò)度充盈等機(jī)械性刺激，均可能誘發(fā)胰腺炎。在機(jī)制方面，致病原因已從傳統(tǒng)認(rèn)為的 “膽結(jié)石引發(fā)膽汁反流”，逐步明確為“胰管阻塞導(dǎo)致壓力升高”。由此可見(jiàn)，胰腺能夠感知機(jī)械力，腺體內(nèi)壓力升高是胰腺炎的重要致病因素。新型壓力激活離子通道 Piezo1 和 Piezo2 的發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了對(duì)胰腺中是否存在類似機(jī)械激活離子通道的思考。Piezo1 和 Piezo2 在多種組織中廣泛表達(dá)，其中 P

機(jī)械刺激（尤其是高應(yīng)變機(jī)械應(yīng)力）會(huì)導(dǎo)致軟骨細(xì)胞分解代謝和死亡，與骨關(guān)節(jié)炎（OA）發(fā)病相關(guān)，而 OA 作為常見(jiàn)退行性關(guān)節(jié)疾病，其誘發(fā)因素和機(jī)制尚不明確。細(xì)胞死亡（尤其是程序性細(xì)胞死亡）與衰老相關(guān)，其中鐵死亡是一種以磷脂氧化損傷為特征的壞死性細(xì)胞死亡形式，GPX4 通過(guò)谷胱甘肽合成調(diào)控鐵死亡，F(xiàn)sp1 則借助輔酶 Q10 抵御 GPX4 相關(guān)鐵死亡。Piezo1 作為機(jī)械敏感性鈣離子通道，其激活與細(xì)胞死亡及軟骨退變相關(guān)，且在機(jī)械刺激引發(fā)的鈣內(nèi)流和細(xì)胞生物物理變化中起重要作用?；诖?，山東大學(xué)齊魯醫(yī)院

正畸治療引起的復(fù)雜炎癥信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)主要由牙周膜成纖維細(xì)胞（PdLF）調(diào)節(jié)，PdLF是牙周組織中的主要細(xì)胞類型，位于牙根和牙槽骨之間。當(dāng)牙齒受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)，觸發(fā)的無(wú)菌性短暫炎癥由PdLF特異性調(diào)節(jié)，特別是促炎細(xì)胞因子（如IL6、IL8、PGE2和TNFα）的表達(dá)和分泌是PdL壓縮側(cè)的特征，而抗炎細(xì)胞因子（如IL10）的釋放在拉伸側(cè)更為突出。

在綜述中綜合了細(xì)胞信號(hào)通路的壓縮力在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中誘導(dǎo)細(xì)胞表型的途徑，討論了壓縮了在健康和疾病中的重要性，還關(guān)注了癌癥。