巨噬细胞的机械感应:细胞骨架重塑在组织修复中的作用

文摘   2024-09-20 08:00   北京  

介绍:文章探讨了组织驻留巨噬细胞在组织稳态和修复中的重要作用,以及它们如何监测和维持组织完整性。研究重点放在细胞外基质(ECM)的机械特性上,因为ECM的机械特性对组织功能至关重要,并且在组织修复过程中会发生显著变化。文章提出了巨噬细胞可能通过监测ECM的化学和/或机械属性来感应ECM状态的假设。

结果:

  1. 巨噬细胞感知ECM机制以控制组织修复相关基因的表达: 研究发现巨噬细胞能够感应ECM的机械属性,并通过这种感应来调节特定的组织修复程序。在3D胶原蛋白水凝胶中培养的骨髓来源巨噬细胞(BMDMs)对ECM浓度变化作出反应,表现出不同的基因表达模式。

    ECM 刚度的感应控制巨噬细胞中组织修复相关的基因表达程序。

  2. 巨噬细胞机械感应是由细胞骨架重塑介导的: 通过活细胞成像和细胞形态学分析,研究揭示了巨噬细胞在不同硬度的胶体中表现出不同的迁移行为和形态。使用药物抑制剂处理巨噬细胞,发现细胞骨架的动态变化对于机械敏感基因的表达至关重要。

    巨噬细胞机械感应是由细胞骨架重塑介导的。

  3. 巨噬细胞执行不依赖整合素的机械感应: 研究结果表明,巨噬细胞的机械感应不依赖于整合素或非肌肉肌球蛋白II,这与传统的依赖于整合素的细胞类型(如成纤维细胞)的机械感应机制不同。

    巨噬细胞机械感应不需要整合素或肌球蛋白 II。

  4. 巨噬细胞生长因子CSF1重塑细胞骨架以调节机械敏感基因表达程序: CSF1能够通过影响巨噬细胞的细胞骨架动态来调节机械敏感基因的表达,与ECM硬度对基因表达的影响相似。

    巨噬细胞的 CSF1 感应诱导细胞骨架重塑以调节机械敏感基因表达程序。

  5. 细胞骨架重塑控制位点特异性染色质的可及性: 通过ATAC-seq分析,研究显示细胞骨架的重塑能够改变特定基因启动子区域的染色质可及性,从而调控基因表达。

    细胞骨架重塑以位点特异性方式控制染色质的可及性。

  6. 巨噬细胞表现出细胞骨架重塑和机械敏感基因调控,因为ECM在组织修复过程中积累: 在小鼠模型中,随着ECM在组织修复过程中的积累,巨噬细胞表现出细胞骨架的重塑和机械敏感基因表达的调控。

    体内组织修复过程中的 ECM 沉积诱导细胞骨架重塑并抑制巨噬细胞中的机械敏感基因表达。

讨论:文章讨论了巨噬细胞作为ECM感应器的新角色,以及它们如何通过细胞骨架动态来整合机械和生化信号,从而调节基因表达。研究结果揭示了巨噬细胞在组织修复和纤维化中可能发挥的负反馈调节作用。此外,文章还提出了巨噬细胞可能根据组织环境的不同(如2D表面与3D环境)采用不同的机械感应策略。最后,文章指出了细胞骨架作为信号整合器的概念,并提出了未来研究的方向,包括细胞骨架如何将胞外机械信息转换为胞内信号,以及这些信号如何控制基因表达。

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