Journal of Cellular Physiology

Loại oxy phản ứng (ROS), cho dù được sản sinh nội sinh như một hệ quả của các chức năng tế bào bình thường hay xuất phát từ các nguồn bên ngoài, đều tạo ra một mối đe dọa thường trực đối với các tế bào sống trong môi trường hiếu khí vì chúng có thể gây ra tổn hại nghiêm trọng cho DNA, protein và lipid. Tầm quan trọng của tổn thương oxy hóa trong sinh bệnh học của nhiều bệnh tật cũng như trong các quá trình thoái hóa của lão hóa đã ngày càng trở nên rõ ràng trong vài năm qua. Các tế bào chứa một số cơ chế phòng vệ chống oxy hóa để giảm thiểu sự dao động của ROS, nhưng sự sản sinh ROS thường vượt quá khả năng phòng vệ chống oxy hóa của tế bào, dẫn đến một trạng thái được gọi là stress oxy hóa. Sự sống sót của vật chủ phụ thuộc vào khả năng của các tế bào và mô để thích ứng hoặc kháng cự lại stress, và sửa chữa hoặc loại bỏ các phân tử hoặc tế bào bị tổn hại. Nhiều cơ chế phản ứng với stress đã tiến hóa cho những mục đích này, và chúng nhanh chóng được kích hoạt để phản ứng lại các tổn thương oxy hóa. Một số con đường được liên kết ưu tiên với sự sống sót tăng cường, trong khi những con đường khác thường liên quan đến cái chết tế bào. Một số con đường khác nữa đã được chứng minh liên quan đến cả hai cực tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. Trong bài đánh giá này, chúng tôi thảo luận về các con đường truyền tín hiệu khác nhau được biết đến là được kích hoạt để phản ứng lại stress oxy hóa trong các tế bào động vật có vú, các cơ chế dẫn đến sự kích hoạt của chúng, và vai trò của chúng trong việc ảnh hưởng đến sự sống sót của tế bào. Những con đường này tạo thành các con đường quan trọng cho các can thiệp điều trị nhằm hạn chế tổn thương oxy hóa hoặc làm giảm hậu quả của nó. Đã công bố năm 2002 Wiley‐Liss, Inc.

Hệ thống nuôi cấy lỏng được mô tả nhằm duy trì sự gia tăng tế bào gốc huyết học (CFU‐S), sản xuất tế bào tiền thân hạt (CFU‐C), và quá trình tạo hạt rộng rãi có thể được duy trì in vitro trong vài tháng. Những văn hóa này bao gồm các quần thể tế bào dính và không dính. Quần thể dính chứa các tế bào đơn nhân thực bào, các tế bào “biểu mô”, và các tế bào “mỡ khổng lồ”. Các tế bào sau có vẻ đặc biệt quan trọng cho việc duy trì tế bào gốc và hơn nữa, có xu hướng mạnh mẽ cho các tế bào hạt trưởng thành chọn lọc tụ tập ở và xung quanh các khu vực của sự tập trung tế bào “mỡ khổng lồ”. Bằng cách “nuôi dưỡng” các văn hóa ở các khoảng thời gian hàng tuần, giữa 10 đến 15 “sự gấp đôi quần thể” của CFU‐S hoạt động bình thường thường xuyên xảy ra. Sự gia tăng “gấp đôi quần thể” có thể đạt được bằng cách nuôi dưỡng hai lần mỗi tuần. Các văn hóa cho thấy quá trình tạo hạt rộng rãi ban đầu theo sau, trong đa số các trường hợp, là sự tích lũy của các tế bào blast. Cuối cùng cả tế bào blast và tế bào hạt đều giảm và các văn hóa chủ yếu chứa các tế bào đơn nhân thực bào.

Nuôi cấy ở 33°C dẫn đến sự phát triển phong phú hơn của các tế bào dính và các văn hóa này cho thấy khả năng duy trì tế bào gốc tốt hơn và mật độ tế bào tăng.

Khi được thử nghiệm về hoạt động kích thích thuộc địa (CSA), các văn hóa đều có kết quả âm tính. Thêm CSA ngoại sinh gây ra sự suy giảm nhanh chóng của tế bào gốc, giảm quá trình tạo hạt và sự tích lũy của các tế bào đơn nhân thực bào.

Mối quan hệ giữa sự tăng sinh tế bào và biểu hiện tạm thời của các gen đặc trưng cho một chuỗi phát triển liên quan đến sự phân hóa của tế bào xương đã được xem xét trong các văn hóa tế bào diploid nguyên phát của tế bào tạo xương lấy từ vỏ sọ thai nhi bằng cách sử dụng kết hợp hình ảnh tự phóng xạ, hóa sinh, hóa học mô và các thí nghiệm mRNA về sự tăng trưởng của tế bào tạo xương và các gen kiểu hình. Những thay đổi trong biểu hiện gen xác định một chuỗi phát triển có 1) ba giai đoạn chính: tăng sinh, sự trưởng thành của matrik ngoại bào và khoáng hóa; và 2) hai điểm kiểm soát mà tế bào có thể tiến triển nhưng không thể qua được mà không có dấu hiệu thêm: điểm đầu tiên là khi sự tăng sinh bị điều chỉnh giảm và biểu hiện gen liên quan đến sự trưởng thành của matrik ngoại bào được kích thích, và điểm thứ hai là khi xảy ra khoáng hóa. Ban đầu, các tế bào đang tăng sinh tích cực, biểu hiện các gen điều chỉnh chu kỳ tế bào và tăng trưởng tế bào, sản xuất một matrik ngoại bào loại fibronectin/collagen loại I. Một mối quan hệ đối kháng và kết hợp chức năng giữa sự suy giảm hoạt động tăng sinh và sự kích thích tiếp theo của các gen liên quan đến sự trưởng thành của matrik và khoáng hóa được hỗ trợ bởi 1) một chuỗi sự kiện tạm thời mà trong đó có sự biểu hiện tăng cường của phosphatase kiềm ngay sau giai đoạn tăng sinh, và sau đó là sự biểu hiện tăng của osteocalcin và osteopontin vào thời điểm bắt đầu khoáng hóa; 2) sự biểu hiện tăng của một tập hợp cụ thể các dấu hiệu kiểu hình tế bào tạo xương, bao gồm phosphatase kiềm và osteopontin, khi sự tăng sinh bị ức chế bởi hydroxyurea; và 3) mức độ biểu hiện của các dấu hiệu tế bào tạo xương tăng cường theo một chức năng của việc lắng đọng collagen được kích thích bởi acid ascorbic, gợi ý rằng matrik ngoại bào góp phần vào cả việc ngưng hoạt động tăng sinh và sự phát triển kiểu hình tế bào tạo xương.

Tái tạo gan sau khi cắt bỏ một phần gan là một hiện tượng rất phức tạp và được phối hợp một cách nhịp nhàng. Quá trình này diễn ra với sự tham gia của tất cả các loại tế bào gan trưởng thành. Nó liên quan đến các cascade tín hiệu bao gồm các yếu tố tăng trưởng, cytokine, tái cấu trúc ma trận, và một số cơ chế phản hồi kích thích và ức chế các tín hiệu liên quan đến sự tăng trưởng. Gan có khả năng phục hồi bất kỳ khối lượng nào đã mất và điều chỉnh kích thước của nó tương ứng với cơ thể, trong khi vẫn cung cấp hỗ trợ đầy đủ cho sự cân bằng nội môi của cơ thể trong suốt quá trình tái tạo. Trong các trường hợp khi các tế bào gan hoặc tế bào đường mật bị chặn đứng khả năng tái tạo, những loại tế bào này có thể hoạt động như các tế bào gốc thuận nghịch cho nhau. J. Cell. Physiol. 213: 286–300, 2007. © 2007 Wiley‐Liss, Inc.

Giống như một bộ giá sách, các thay đổi tế bào, phân tử và di truyền ở những khởi đầu của sự sống phản ánh những thay đổi ở một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây tử vong—ung thư di căn. Chuyển tiếp từ biểu mô sang mô liên kết (EMT) là một thay đổi quan trọng trong kiểu hình tế bào, cho phép các tế bào biểu mô thoát khỏi những ràng buộc cấu trúc do kiến trúc mô gây ra, và lần đầu tiên được Elizabeth Hay ghi nhận vào giữa những năm 1980 là một quá trình trung tâm trong sự hình thành hình thái phôi thai sớm. Các đảo ngược của những thay đổi này, được gọi là chuyển tiếp từ mô liên kết sang biểu mô (MET), cũng xảy ra và rất quan trọng trong việc xây dựng mô trong sự phát triển bình thường. Trong thập kỷ qua, có nhiều bằng chứng cho thấy EMT là phương tiện mà ung thư biểu mô mô rắn xâm nhập và di căn. Tuy nhiên, việc chứng minh quá trình này có thể nhanh chóng và tạm thời trong cơ thể sống đã tỏ ra khó khăn và dữ liệu kết nối sự liên quan của quá trình này với sự tiến triển của khối u vẫn còn hạn chế và gây tranh cãi. Bằng chứng cho vai trò quan trọng của MET trong sự phát triển của các di căn rõ ràng về lâm sàng đang bắt đầu tích tụ, và các hệ thống mô hình đã được phát triển. Bài đánh giá này chi tiết những tiến bộ gần đây trong kiến thức về EMT khi nó xảy ra trong sự phát triển của vú và sự tiến triển của carcinoma và ung thư tuyến tiền liệt, và làm nổi bật vai trò mà MET đóng trong sự di căn của ung thư. Cuối cùng, những quan điểm từ góc độ lâm sàng và chuyển giao được thảo luận. J. Cell. Physiol. 213: 374–383, 2007. © 2007 Wiley‐Liss, Inc.

Gia đình Sp/KLF chứa ít nhất hai mươi thành viên đã được xác định, bao gồm Sp1‐4 và nhiều yếu tố giống krüppel khác. Các thành viên của gia đình này gắn với các trình tự có ái lực khác nhau được chỉ định là 'sites Sp1' (ví dụ: hộp GC, hộp CACCC và các yếu tố phiên mã cơ bản). Các thành viên trong gia đình có các tính chất phiên mã khác nhau và có thể điều hòa hoạt động của nhau thông qua nhiều cơ chế khác nhau. Vì tế bào có thể biểu hiện nhiều thành viên trong gia đình, các yếu tố Sp/KLF có khả năng tạo thành một mạng lưới phiên mã thông qua đó sự biểu hiện gen có thể được điều chỉnh tinh vi. Phiên mã phụ thuộc vào 'site Sp1' có thể được điều tiết bởi sự tăng trưởng và hoạt động, biểu hiện và/hoặc sửa đổi sau dịch mã của nhiều thành viên trong gia đình có sự thay đổi theo sự phát triển của tế bào. Hơn nữa, các yếu tố Sp/KLF tham gia vào nhiều con đường truyền tín hiệu liên quan đến sự tăng trưởng và sự biểu hiện quá mức của chúng có thể có tác động tích cực hoặc tiêu cực đến sự phát triển. Ngoài việc kiểm soát sự tăng trưởng, các yếu tố Sp/KLF còn được liên kết với quá trình apoptosis và angiogenesis; do đó, gia đình này tham gia vào một số khía cạnh của tiến trình ung thư. Nhất quán với vai trò trong ung thư, các yếu tố Sp/KLF tương tác với các gen gây ung thư và các gen ức chế khối u, chúng có thể tự là gen gây ung thư, và sự biểu hiện thay đổi của các thành viên trong gia đình đã được phát hiện trong các khối u. Tác động của sự thay đổi trong các yếu tố Sp/KLF phụ thuộc vào bối cảnh và có thể xuất hiện trái ngược. Vì những yếu tố này hoạt động trong một mạng lưới, sự đa dạng trong các tác động này có thể phát sinh từ sự khác biệt trong hồ sơ biểu hiện của các thành viên trong gia đình ở các tế bào khác nhau. Do đó, rất có thể rằng các tính chất của mạng lưới tổng thể các yếu tố Sp/KLF đóng vai trò quyết định trong việc điều hòa sự phát triển tế bào và tiến triển của khối u. © 2001 Wiley‐Liss, Inc.

Hệ thống phân loại quần thể tế bào sống bằng phương pháp lắng theo vận tốc trong trường hấp dẫn của trái đất được mô tả. Tế bào bắt đầu trong một dải mỏng gần phía trên của một gradient nông từ 3% đến 30% huyết thanh bê tê (fetal calf serum) trong dung dịch đệm phosphate ở 4°C. Việc tách biệt tế bào chủ yếu diễn ra dựa trên kích thước và gần như không phụ thuộc vào hình dạng tế bào. Một giới hạn rõ rệt phía trên, gọi là giới hạn dòng chảy, tồn tại đối với nồng độ tế bào trong dải bắt đầu, vượt quá đó sẽ không thể đạt được sự tách biệt tế bào hữu ích. Giới hạn này, thay đổi theo loại tế bào được lắng, có thể được tăng cường một cách đáng kể bằng cách chọn hình dạng gradient phù hợp. Đối với tế bào hồng cầu cừu (vận tốc lắng 1.6 mm/giờ), giới hạn này là 1.5 × 10⁷ tế bào/ml. Vận tốc lắng được đo và tính toán cho tế bào hồng cầu cừu cho thấy có sự đồng nhất. Kỹ thuật này được áp dụng cho một huyền phù tế bào lách chuột và được chỉ ra, bằng cách sử dụng bộ đếm tế bào điện tử và máy phân tích độ cao xung, rằng các tế bào được phân loại theo kích thước dọc theo gradient, sao cho vận tốc lắng (mm/giờ) khoảng tương đương với r²/4, trong đó r là bán kính tế bào tính bằng micron. Vì các tế bào có chức năng khác nhau cũng thường khác nhau về kích thước, hệ thống dường như có những ứng dụng sinh học hữu ích.

Các tương tác phức tạp giữa tế bào với ma trận ngoại bào (ECM) đóng vai trò quan trọng trong việc trung gian và điều chỉnh nhiều quá trình, bao gồm sự gắn kết tế bào, di cư và tín hiệu trong quá trình hình thành hình thái, duy trì mô, lành vết thương và sinh ung thư. Nhiều tương tác này liên quan đến các thụ thể integrin xuyên màng. Integrin tập trung trong các kết dính tế bào–ma trận đặc biệt để cung cấp các liên kết động giữa môi trường ngoại bào và nội bào thông qua tín hiệu hai chiều và bằng cách tổ chức ECM cùng với các phân tử cytoskeletal và tín hiệu trong tế bào. Bài tổng quan ngắn này thảo luận về những mối liên hệ này, bao gồm các vai trò của các thuộc tính ma trận như thành phần, tính ba chiều và độ rỗng, chức năng hai chiều của độ co bóp tế bào và độ cứng của ma trận, và tín hiệu tế bào. Bài tổng quan kết thúc bằng cách suy đoán về ứng dụng của kiến thức này về tương tác giữa tế bào và ma trận trong việc hình thành các sự gắn kết tế bào, lắp ghép ma trận, di cư và sinh ung thư tới các phương pháp điều trị tiềm năng trong tương lai. J. Cell. Physiol. 213:565–573. © 2007 Wiley‐Liss, Inc.

Khả năng của heparin hoặc hexuronyl hexosaminoglycan sulfate (HHS-4) trong việc bảo vệ yếu tố tăng trưởng sợi cơ bản (FGF) hoặc axit khỏi sự inactivation do acid hoặc nhiệt đã được phân tích. Cả FGF cơ bản và FGF axit mới chế biến đều kích thích sự phát triển của tế bào thận chuột con (BHK-21) khi được tiếp xúc với môi trường bổ sung transferrin và insulin. FGF cơ bản mới chế biến mạnh hơn gấp 10 lần so với FGF axit. Việc thêm heparin vào môi trường làm giảm độ mạnh của FGF cơ bản trong khi làm tăng độ mạnh của FGF axit. Khi lưu trữ FGF ở nhiệt độ -80°C, sự suy giảm độ mạnh của cả FGF cơ bản và FGF axit đã được quan sát. Heparin, khi được thêm vào môi trường, đã làm tăng cường hoạt tính của chúng, làm cho nó trở nên tương tự như FGF cơ bản mới chế biến. Để kiểm tra xem heparin có thể bảo vệ FGF cơ bản hoặc axit khỏi sự inactivation hay không, cả hai mitogen đã được tiếp xúc với điều kiện acid (1% acid trifluoroacetic, pH 1.08, 2 giờ) hoặc nhiệt (65°C, 5 phút) mà inactivate FGF cơ bản hoặc axit. Khi tiếp xúc với điều trị như vậy trong sự hiện diện của heparin hoặc HHS-4, FGF cơ bản và axit còn giữ được độ mạnh của chúng. Tác động của heparin và HHS-4 đối với tính sinh học của FGF cơ bản và axit thật sự mang tính chất bảo vệ, vì chúng không có tác động khi được thêm vào sau khi mitogen bị inactivation. Việc tăng cường tính sinh học của các mitogen được bảo vệ hoặc của các mitogen đã bị inactivation chỉ có thể được quan sát khi các tế bào được tiếp xúc với nồng độ cao heparin hoặc HHS-4. Điều này cho thấy rằng heparin và HHS-4, ngoài việc bảo vệ FGF khỏi sự inactivation, còn tác động tại một vị trí khác, chưa được xác định.

Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy các tín hiệu cơ học có trong ma trận ngoại bào (ECM) có thể quan trọng không kém so với bản chất hóa học của nó trong việc điều tiết hành vi của tế bào. Chúng tôi đã giả thuyết rằng các thuộc tính cơ học của ECM trực tiếp điều chỉnh khả năng di động của tế bào cơ trơn mạch máu (SMCs) và kiểm tra giả thuyết này bằng cách sử dụng các chất nền polyacrylamide với các thuộc tính cơ học có thể điều chỉnh. Việc định lượng tốc độ di cư trên các gel hidrogel đồng nhất chịu lực với một loạt độ cứng (giá trị mô đun Young từ 1.0 đến 308 kPa cho tỷ lệ acrylamide/bisacrylamide giữa 5/0.1% và 15/1.2%, tương ứng) cho thấy sự phụ thuộc hai pha vào độ tuân của chất nền, gợi ý sự tồn tại của một độ cứng tối ưu có khả năng hỗ trợ di cư tối đa. Giá trị của độ cứng tối ưu này thay đổi tùy thuộc vào nồng độ protein ECM liên kết covalent với chất nền. Cụ thể, trên các chất nền có mật độ lý thuyết 0.8 μg/cm² fibronectin, tốc độ tối đa 0.74 ± 0.09 μm/phút đạt được trên gel 51.9 kPa; trên các chất nền có mật độ lý thuyết 8.0 μg/cm² fibronectin, tốc độ tối đa 0.72 ± 0.06 μm/phút xảy ra trên gel mềm hơn 21.6 kPa. Việc tiền xử lý tế bào bằng Y27632, một chất ức chế con đường Rho/Rho-kinase (ROCK), đã giảm những giá trị tối đa quan sát được xuống mức tương đương với các độ cứng không tối ưu. Song song, việc định lượng vinculin không tan TritonX qua Western blotting, kết hợp với hiển vi huỳnh quang định tính, đã cho thấy rằng sự hình thành các liên kết chéo điểm và sợi căng actin cũng phụ thuộc vào độ cứng của ECM. Kết hợp lại, các dữ liệu này cho thấy rằng các thuộc tính cơ học của ECM nền tảng điều chỉnh tính đàn hồi do Rho của SMCs bằng cách phá vỡ sự cân bằng lực giữa tế bào và ECM, từ đó điều chỉnh sự lắp ráp cytoskeleton và cuối cùng là di chuyển của tế bào. © 2005 Wiley‐Liss, Inc.