机械拉伸力如何影响人体血管细胞

心血管疾病是全球范围内导致死亡的主要原因，血管组织的完整性对于血液系统的正常功能和稳态至关重要。因此，对血管细胞生理学的深入了解有助于成功地治疗血管疾病，并为改进再生医学策略提供依据。血管壁主要由平滑肌细胞(SMCs)和内皮细胞(ECs)组成。这些细胞不断地受到由心脏驱动的脉动血流引起的重复机械拉伸(循环拉伸应变)。

卡尔斯鲁厄理工学院普朗克智能系统研究所的拉尔夫·凯克默博士及其同事德国海德堡大学和罗伊特林根大学在他们的体外研究中假设smc和ec可能对机械扰动有不同的反应，这为细胞类型特定的动态机械反应提供了证据。

在2015年10月号发表的一份报告中实验生物学与医学他们将smc和ec分别培养在弹性膜上，并对其进行频率为0.01到1 Hz的单轴周期性拉伸，恒定振幅为8%。我们知道，不同的细胞类型适应他们的细胞体暴露在单轴循环拉伸垂直对齐的方向。smc和ECs表现出这种形态适应反应。Kemkemer博士说:“由于在拉伸实验中采用了延时显微镜的新实验方法，我们也能够量化这种适应的动力学。值得注意的是，smc和ec的动态再定向反应表现出不同的水平和速度，依赖于拉伸频率。此外，检测到一个细胞类型相关的最小阈值频率，低于此频率则没有响应可检测到。”这些结果与肌动蛋白细胞骨架重新定位、细胞基质粘附重新排列和大小、GTPase活性(RhoA和Rac1)以及膜突出活性的匹配数据相结合，这些活性取决于血管细胞类型和拉伸条件。

总的来说，这些有希望的结果表明，ec和SMCs具有细胞类型依赖性的机械反应，并可能通过频率选择性机械拉伸使血管细胞类型特异性激活。此外，更详细地了解血管细胞对力学扰动的反应，有助于阐明血管生物学中的生理和病理方面。

史帝文·古德曼博士实验生物学与医学他说:“Greiner等人已经证明了ec和smc对机械拉伸反应的不同特性。这些研究为我们提供了更好的视角血管细胞在正常和病理心血管系统中对机械应力作出反应”。

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