机械信号帮助细胞正确迁移
2012-08-03 10:51:19 来源：环球科学 作者： 评论：0 点击：
科学家在活组织扩张的过程中发现超慢波，这可以解释生物体生长、修复及产生肿瘤的过程中，细胞迁移到正确位置的机制。
细胞间传播的波
西班牙和美国的研究人员发现,在活组织扩张的过程中会出现超慢波，这一现象可以解释在生物体生长、自我修复及产生肿瘤的过程中，细胞迁移到正确位置的机制。
生长、修复和肿瘤的产生都涉及单层细胞扩张或“上皮扩张”的过程。例如，小的伤口会结痂，新生组织在痂皮下面的基质中生长，但最后，一层细胞会从未受伤的组织中迁移过来，形成新的外层细胞。
这一迁移过程的机制难以理解。推动细胞向前的是其内部的蛋白质网络，即“细胞骨架”，它们以每秒几微米的速度运动。但是，由于粘滞力的阻碍，整个细胞的运 动速度慢了数千倍，只有每小时几微米。这种差别使科学家们在试图解释细胞迁移的控制机制时遇到了麻烦。细胞培养实验揭示了迁移过程中机械力的产生和空间分 布，然而，一直以来，人们对这种机械力及其规律的理解还很不足。
力的测定
西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所（Institute for Bioengineering of Catalonia in Barcelona）和美国哈佛大学的塞维尔•特勒帕（Xavier Trepat）及同事已发现一种研究这些力学规律的方法。他们在一个模具里培养了单层的犬类上皮细胞，然后移除模具，研究上皮的扩张。利用牵引力显微镜 （traction-force microscopy）和单层应力显微镜（monolayer-stress microscopy）等技术，研究人员在一个维度上对扩张的上皮和机械力进行了测量。出乎意料的是，他们发现在单细胞层的边缘形成了波浪状的“峰”，以 大约两倍于细胞迁移的速度向内推进。
特勒帕说，从上方看，这种波有点像交通堵塞。细胞如汽车一样走走停停，整个细胞层的密度随之起伏。波的传递速度很慢，大约每天1毫米，将机械应力从单细胞 层移动的前缘传递到细胞群的中央。虽然研究人员不能确定这种波的功能，但他们相信，它可能有助于控制单层细胞的移动。
信号传播
美国卡内基•梅隆大学的生物医学工程师王玉立（Yu-li Wang，音译）认为，这项发现进一步证明，细胞间的交流不仅依靠化学信号，而且依靠机械信号。“这篇文章中描述的这种波是可以预想的，只是从未被看到过，”他说。
英国谢菲尔德大学（University of Sheffield，UK）的生物物理学家罗达•霍金斯（Rhoda Hawkins）表示同意。她说，“（这项研究）表明，这类细胞体系的物理特性是重要的。细胞不仅仅是一袋子化学物质，它们还与环境和其他细胞进行机械的 交流。”不过，她补充说，由于研究人员并没有通过切割来促进细胞扩张，因此，这一结果更有可能与肿瘤生长有关，而非伤口的愈合。
特勒帕说，下一步，他的团队将研究这种波是否还存在于其他类型的组织中，以及它与化学信号之间是否相互影响，“也就是说，这种机械波如何与细胞内的生化事件产生联系，”他补充道。
该研究发表于《自然•物理学》（Nature Physics）杂志网站。
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