Cảm ứng cơ học và sự duy trì cân bằng nội môi của tế bào nội mô: trí tuệ của tế bào

American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology - Tập 292 Số 3 - Trang H1209-H1224 - 2007
Shu Chien1
1Dept of Bioengineering, PFBH, Rm 134, Univ of California, San Diego, La Jolla, CA 92093-0412, USA. [email protected]

Tóm tắt

Tế bào nội mô (ECs) đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các chức năng tuần hoàn. Các kích thích cơ học, bao gồm sự kéo dãn và áp lực cắt do áp lực và lưu lượng tuần hoàn gây ra, điều chỉnh chức năng của EC bằng cách kích hoạt các cơ chế cảm ứng cơ học, các con đường tín hiệu, cũng như sự biểu hiện gen và protein. Các lực cơ học có hướng rõ ràng (ví dụ: áp lực cắt mạch đập và sự kéo dãn tròn một chiều tồn tại ở phần thẳng của hệ động mạch) chỉ gây ra sự ra tín hiệu phân tử tạm thời đối với các con đường pro-inflammatory và tăng sinh, những con đường này sẽ giảm điều hòa khi các lực cơ học có hướng này được duy trì. Ngược lại, các lực cơ học không có hướng xác định (ví dụ: dòng chảy bị rối loạn và sự kéo dãn tương đối không chỉ định ở các điểm phân nhánh và những khu vực có hình dạng phức tạp khác) gây ra tín hiệu phân tử duy trì các con đường pro-inflammatory và tăng sinh. Phản ứng của EC đối với các kích thích cơ học có hướng liên quan đến việc tái cấu trúc cấu trúc EC để tối thiểu hóa các thay đổi trong ứng suất/biến dạng tế bào và kích hoạt những thay đổi thích ứng trong tín hiệu EC đối mặt với các kích thích bền vững; những sự kiện tế bào này tạo thành một cơ chế phản hồi kiểm soát để duy trì cân bằng nội môi của mạch máu và có tác dụng bảo vệ chống lại sự hình thành xơ vữa. Cơ chế phản hồi này không hoạt động hiệu quả ở các vùng có hình dạng phức tạp, nơi mà các kích thích cơ học không có hướng rõ ràng, do đó đặt những khu vực này vào nguy cơ hình thành xơ vữa. Các quá trình thích ứng của EC do cảm ứng cơ học tại phần thẳng của động mạch chủ là một ví dụ cho "Trí tuệ của Tế bào," như một phần của khái niệm tổng quát hơn về "Trí tuệ của Cơ thể" được công bố bởi Cannon, nhằm duy trì cân bằng nội môi tế bào trước những rối loạn từ bên ngoài.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1161/01.RES.86.2.185

10.1128/MCB.15.11.5957

10.1016/S0006-355X(97)00025-5

10.1016/S0092-8674(00)80213-5

10.1096/fj.01-0434fje

Cannon WB.The Wisdom of the Body.New York: Norton, 1932, 333 pages.

10.1152/physiolgenomics.2001.7.1.55

10.1074/jbc.274.26.18393

10.1016/0021-9150(95)05596-O

10.1016/S0079-6107(03)00053-1

Chien S.Molecular basis of rheological modulation of endothelial functions: importance of stress direction.Biorheology43: 95–116, 2006.

10.1007/978-1-4684-8935-4_8

10.1115/1.2834303

10.1083/jcb.133.6.1403

10.1161/01.ATV.10.2.188

10.1007/BF00414165

Cornhill JF, Herderick EE, Stary HC.Topography of human aortic sudanophilic lesions.Monogr Atheroscler15: 13–19, 1990.

10.1073/pnas.0406073101

10.1159/000159224

10.1002/(SICI)1097-0169(1998)40:4<317::AID-CM1>3.0.CO;2-8

Glagov S, Zarins C, Giddens DP, Ku DN.Hemodynamics and atherosclerosis. Insights and perspectives gained from studies of human arteries.Arch Pathol Lab Med112: 1018–1031, 1988.

10.1152/ajpheart.2000.278.4.H1401

10.1152/physiol.00040.2004

10.1115/1.2891226

10.1096/fj.02-1064com

10.1152/ajpheart.1999.277.4.H1593

Huang AL, Jan KM, Chien S.Role of intercellular junctions in the passage of horseradish peroxidase across aortic endothelium.Lab Invest67: 201–209, 1992.

10.1073/pnas.98.3.1042

10.1074/jbc.272.2.1395

10.1111/j.1749-6632.1998.tb08987.x

Karino T.Microscopic structure of disturbed flows in the arterial and venous systems, and its implication in the localization of vascular diseases.Int Angiol5: 297–313, 1986.

10.1073/pnas.0506041102

10.1016/j.cellsig.2006.02.008

10.1161/01.ATV.9.4.439

10.1161/01.RES.64.1.21

10.1152/ajpcell.1994.267.3.C753

Kuo CT, Veselits ML, Leiden JM.LKLF and FasL expression: correctiona and clarification.Science278: 788–789, 1997.

Labrador V, Chen KD, Li YS, Muller S, Stoltz JF, Chien S.Interactions of mechanotransduction pathways.Biorheology40: 47–52, 2003.

10.1016/j.jbiomech.2004.09.030

10.1128/MCB.16.11.5947

10.1073/pnas.170282597

10.1161/01.ATV.10.5.703

10.1016/0021-9150(90)90115-Y

10.1161/01.ATV.9.2.230

10.1161/hq0102.101822

10.1016/0021-9150(94)05497-7

10.1007/BF02066350

10.1242/jcs.02760

10.1115/1.2895532

Ohashi T, Ishii Y, Ishikawa Y, Matsumoto T, Sato M.Experimental and numerical analyses of local mechanical properties measured by atomic force microscopy for sheared endothelial cells.Biomed Mater Eng12: 319–327, 2002.

10.1038/331168a0

10.1083/jcb.200205049

10.1016/0092-8674(92)90163-7

10.3109/10739689709146808

Sato M, Ohashi T.Biorheological views of endothelial cell responses to mechanical stimuli.Biorheology42: 421–441, 2005.

10.1016/S0014-5793(00)01746-4

10.1074/jbc.M107026200

10.1016/0092-8674(86)90817-2

10.1016/S0962-8924(01)02152-3

10.1161/01.ATV.9.6.895

10.1161/01.RES.62.4.699

10.1073/pnas.92.17.8069

10.1073/pnas.91.11.4678

10.1016/S0021-9290(02)00443-8

10.1074/jbc.M300703200

10.1114/1.88

10.1172/JCI119083

10.1016/S0741-5214(99)70249-1

10.1007/BF02631337

10.1161/01.ATV.8.4.410

10.1074/jbc.274.29.20144

10.1161/01.RES.71.4.883

10.1038/nature03952

Walpola PL, Gotlieb AI, Langille BL.Monocyte adhesion and changes in endothelial cell number, morphology, and F-actin distribution elicited by low shear stress in vivo.Am J Pathol142: 1392–1400, 1993.

10.1016/S0021-9290(01)00150-6

10.1016/j.bbrc.2006.01.089

10.1152/ajpcell.00222.2002

10.1038/11056

10.1152/ajpheart.1985.248.6.H945

10.1073/pnas.1332808100

10.1083/jcb.97.2.416

10.1126/science.6681677

10.1038/nm1338

10.1006/bbrc.1996.1057

10.1161/01.ATV.15.10.1781

10.1152/physiolgenomics.00024.2002

Thông tin
Thông tin xuất bản

American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology

Tập 292 Số 3

H1209-H1224

Thông tin tác giả