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增生性瘢痕 (HS) 形成是一種皮膚纖維增生性疾病，發(fā)生在皮膚損傷之后，導(dǎo)致嚴重的功能和審美障礙。迄今為止，已經(jīng)建立了許多用于抑制 HS 形成的治療方法，但其效果不是很令人滿意。盡管許多嘗試主要集中在傳統(tǒng)的細胞因子介導(dǎo)的 HS 發(fā)展機制上，但最近的研究已經(jīng)證明了生物力學(xué)線索在瘢痕形成中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。皮膚成纖維細胞，HS 形成的末端效應(yīng)器，已被確定為是皮膚中一些關(guān)鍵的機械敏感細胞。發(fā)生在高機械應(yīng)變部位的皮膚創(chuàng)傷更容易誘發(fā) HS 的形成，這主要是由于拉伸導(dǎo)致成纖維細胞向肌成纖維細胞分化，其特征是α

細胞牽張力與壓力裝置主要提供牽張力與壓力的復(fù)合作用，更接近與現(xiàn)實環(huán)境下的狀態(tài)。

我們的身體的細胞會受到一系列機械力的影響，包括壓縮、剪切和拉伸，它們必須抵抗這些力才能保持組織的完整性和功能。例如，皮膚通過膨脹來響應(yīng)拉伸力。多年來，醫(yī)生們一直在利用這種特殊的反應(yīng)，在皮膚中植入拉伸裝置，使組織擴張，以便進行整形手術(shù)或修復(fù)出生缺陷。但是，機械張力是如何在活的生物體中產(chǎn)生額外組織的，目前還不清楚。來自科隆大學(xué) 的Matthias Rübsam 和Carien M. Niessen在《自然》雜志上發(fā)表了《Stretch exercises for stem cells expand

骨關(guān)節(jié)炎（OA）是一種常見的慢性關(guān)節(jié)疾病。研究學(xué)者推薦 OA 患者進行運動作為非藥物治療手段。運動提供的機械力是軟骨穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因素，包括軟骨細胞表型、炎癥反應(yīng)和合成代謝-分解代謝平衡。盡管運動療法得到了解剖學(xué)特征的支持，但關(guān)于運動計劃的推薦持續(xù)時間和強度，以及它們對 OA 提供保護的潛在機制一直存在爭議。細胞焦亡是一種促炎性的程序性細胞死亡過程，被認為與 OA 軟骨中存在空腔隙和細胞減少有關(guān)。一些研究已闡明了靶向焦亡以抑制或逆轉(zhuǎn) OA 的治療意義。因此，有理由推測類似的細胞焦亡抑制可應(yīng)用于 OA

線粒體對于心肌細胞的能量產(chǎn)生至關(guān)重要，其功能障礙與心力衰竭的發(fā)展密切相關(guān)。線粒體代謝功能與裂變和融合調(diào)控的線粒體動力學(xué)有關(guān)。在哺乳動物細胞中，線粒體裂變需要動力蛋白相關(guān)蛋白1（Drp1）。Drp1 是一種由其受體募集到線粒體外膜的 GTP 酶，并參與線粒體膜斷裂。在新生大鼠心室肌細胞（NRVMs）中，Drp1 的缺失會累積損傷的線粒體，減少細胞內(nèi) ATP，并導(dǎo)致細胞凋亡。心肌組織特異性 Drp1 敲除小鼠的心力衰竭表型也證明了 Drp1 在維持正常心臟功能中的作用。Drp1 對線粒體裂變功能的調(diào)

骨搬運技術(shù)是目前修復(fù)肢體骨缺損的主要方法之一。在骨修復(fù)的過程中，牽張應(yīng)力刺激細胞的增殖與分化，從而實現(xiàn)骨與軟組織的同步再生。目前如何修復(fù)大骨缺損的一個重要研究方向是如何在體內(nèi)促進干細胞的成骨分化。其中，間充質(zhì)干細胞（MSCs）是具有成骨、成軟骨、成脂肪和成肌分化功能的細胞，在再生醫(yī)學(xué)中具有巨大的潛力。整合素是一類重要的細胞表面受體，由 α亞基和 β亞基以非共價鍵結(jié)合形成的跨膜異二聚體糖蛋白。整合素通過募集多種細胞內(nèi)蛋白并將細胞內(nèi)微絲細胞骨架與細胞外基質(zhì)（ECM）連接起來形成黏著斑復(fù)合物，從而將機

呼吸機所致肺損傷（VILI）是臨床上機械通氣（MV）最嚴重的并發(fā)癥之一。VILI 可以放大全身炎癥反應(yīng)，可能導(dǎo)致多器官衰竭甚至死亡，使急性呼吸窘迫能綜合征（ARDS）患者死亡率升高。鐵死亡是依賴鐵離子及活性氧誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致的調(diào)節(jié)性細胞壞死。過量的 ROS 積累是導(dǎo)致鐵死亡的關(guān)鍵因素。具有高潮氣量（HTV）的 MV 可以促進 ROS 的產(chǎn)生，從而有助于大鼠的 VILI 。目前的研究已在鐵死亡和 VILI 之間建立了直接聯(lián)系，表明阻斷肺上皮細胞中的鐵死亡可顯著減少小鼠 MV 相關(guān)的肺損傷。然而，

動脈粥樣硬化是一種進行性血管疾病，其特征是脂質(zhì)或纖維元素聚集，導(dǎo)致形成易損和破裂的斑塊。研究表明，血管內(nèi)壁單層內(nèi)皮細胞（EC）功能障礙是動脈粥樣硬化的主要原因。內(nèi)皮在調(diào)節(jié)血管功能方面起關(guān)鍵作用，包括血流、血管張力、選擇性屏障、止血和激素運輸。具體來說，它與血管系統(tǒng)中生物力學(xué)的機械轉(zhuǎn)導(dǎo)密切相關(guān)。血管壁剪切應(yīng)力和周向拉伸是血流施加的兩種生物力學(xué)力。同時，ECs 還具有血管壁細胞外基質(zhì)（ECM）特征，例如剛度、拓撲結(jié)構(gòu)和空間排列。內(nèi)皮通過不同的轉(zhuǎn)導(dǎo)通路感知不同的機械線索，這些轉(zhuǎn)導(dǎo)通路涉及多種被認為具有

眼壓升高（IOP）是青光眼的主要危險因素，其是由于房水（AH）通過小梁網(wǎng)（TM）/施萊姆管（SC）流出通道組織的引流障礙，導(dǎo)致眼壓穩(wěn)態(tài)中斷。流出通道中的細胞持續(xù)受到機械力的影響，如拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力，分別是由 IOP 和 AH 流量的每日波動引起。研究表明，TM 和 SC 細胞能夠通過各種生理反應(yīng)感知和響應(yīng)這些機械應(yīng)力，這被認為是維持 IOP 穩(wěn)態(tài)所必需的內(nèi)在適應(yīng)機制。自噬的激活是一種適應(yīng)性反應(yīng)，初級纖毛（PC）是拉伸和剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的 TM 和 SC 細胞中自噬的關(guān)鍵機械傳感器。初級纖毛作為細胞

由于血流的脈動性，包括流體剪切力、壓力和循環(huán)拉伸在內(nèi)的幾種血流動力學(xué)力在體內(nèi)作用在內(nèi)皮層。內(nèi)皮細胞感知這些機械刺激，并通過機械轉(zhuǎn)導(dǎo)機制調(diào)整其形態(tài)和功能，以維持內(nèi)皮穩(wěn)態(tài)和屏障完整性。循環(huán)拉伸拉伸影響幾個關(guān)鍵的內(nèi)皮細胞功能。生理拉伸（5-15%）維持血管穩(wěn)態(tài)，而超生理水平（>20%）啟動生化途徑，可能導(dǎo)致疾病進展。內(nèi)皮細胞形成單細胞層，排列在血管和淋巴管的內(nèi)表面。它們在血液或淋巴與周圍組織之間形成屏障，控制分子的雙向運輸。內(nèi)皮細胞對機械刺激的反應(yīng)及其機械特性會隨著細胞衰老（cell senescen

主動脈壁暴露在不斷變化的環(huán)境中。在壓力增加的情況下，如血流動力學(xué)壓力，主動脈壁感應(yīng)機械信號發(fā)生重塑，并增加其厚度以保持主動脈強度和承受壓力。這種適應(yīng)性反應(yīng)由多種細胞類型協(xié)調(diào)，特別是主動脈平滑肌細胞（SMCs），它們接收機械信號并激活信號傳導(dǎo)和基因表達以增加主動脈壁強度。各種遺傳缺陷和環(huán)境風(fēng)險因素可能會損害這種適應(yīng)性反應(yīng)，導(dǎo)致主動脈衰竭、主動脈瘤和急性主動脈夾層（AAD）發(fā)展，并最終導(dǎo)致破裂。然而，這種適應(yīng)性反應(yīng)的分子和細胞過程及其調(diào)控尚不清楚。鑒于此，美國貝勒醫(yī)學(xué)院心臟外科及肯塔基大學(xué)列克星敦分

傷口愈合的重要階段包括傷口收縮（由成纖維細胞分化為肌成纖維細胞引發(fā)）和上皮化（源于角質(zhì)形成細胞的遷移與增殖），成纖維細胞和角質(zhì)形成細胞相互作用、協(xié)調(diào)愈合過程。若過程失敗會出現(xiàn)病理現(xiàn)象，如皮膚瘢痕攣縮常發(fā)生于受拉伸力的傷口區(qū)域，但牽張力致瘢痕攣縮的機制尚不明。瞬時受體電位通道（TRPC）被認為是可能的機械細胞轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，此前發(fā)現(xiàn) TRPC3 在人類增生性疤痕組織中上調(diào)，拉伸力可誘導(dǎo)其在培養(yǎng)的成纖維細胞中表達，且 TRPC 參與活化T 細胞鈣調(diào)磷酸酶 / 核因子（NFAT）通路激活，內(nèi)皮素–1（ET-

動脈心血管系統(tǒng)由管腔內(nèi)皮層組成，該內(nèi)皮層通過響應(yīng)和傳遞機械、旁分泌和內(nèi)分泌刺激循環(huán)巨噬細胞和底層的平滑肌細胞（SMCs），對血管健康至關(guān)重要。因此，維持內(nèi)皮健康對于血管功能系統(tǒng)至關(guān)重要。然而，促炎刺激會促進內(nèi)皮功能障礙，通過協(xié)調(diào)巨噬細胞跨內(nèi)皮遷移到血管壁，從而引發(fā)動脈粥樣硬化。在遷移過程中，巨噬細胞從M1表型極化到M2表型，最終形成促炎泡沫細胞，與內(nèi)皮源性炎癥介質(zhì)協(xié)同作用，促進SMC增殖。最終，這些事件引起血管床損傷和動脈粥樣硬化病變形成。 這些發(fā)現(xiàn)表明，除了全身刺激，局部血流動力學(xué)在內(nèi)皮細胞（

增生性瘢痕（HS）是皮膚損傷后引發(fā)的纖維增生性疾病，嚴重影響患者的功能與外觀，目前的治療手段效果欠佳，亟需探索新療法。雖然傳統(tǒng)研究聚焦于細胞因子機制，但近年來生物力學(xué)信號在瘢痕形成中的作用逐漸受到關(guān)注，機械牽張能促使成纖維細胞向肌成纖維細胞分化，加劇細胞外基質(zhì)（ECM）沉積，不過細胞機械感知的具體分子機制尚不明確。Piezo1 通道作為一種新型機械激活陽離子通道（MAC），據(jù)報道能夠調(diào)節(jié)力介導(dǎo)的細胞生物學(xué)行為。然而，Piezo1 在 HS 形成中的機械轉(zhuǎn)導(dǎo)作用尚未被研究?；诖耍?上海交通大學(xué)醫(yī)

Cav1（小窩蛋白-1）是胞膜窖（caveolae）的標志性蛋白質(zhì)，可作為力學(xué)傳感器響應(yīng)來自細胞微環(huán)境的各種力學(xué)刺激。在蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科、中國骨科再生醫(yī)學(xué)學(xué)組的一項聯(lián)合研究中，探索了Cav1在AF退變過程中整合素β1和NF-κB信號通路的機械調(diào)控中的作用。

在衰老過程或衰老相關(guān)疾病中，細胞或細胞骨架的力學(xué)性能會發(fā)生深刻變化，但細胞核力學(xué)性質(zhì)和相關(guān)調(diào)控機制的潛在變化仍然知之甚少。細胞將機械應(yīng)力從細胞外基質(zhì)（ECM）正確傳遞到細胞核的能力對于保護細胞核和基因組免受異常機械應(yīng)力的損傷至關(guān)重要。研究結(jié)果表明，升高的Sun2表達在介導(dǎo)早衰細胞中機械應(yīng)力誘導(dǎo)的核損傷中有很大關(guān)系，抑制Sun2表達可有效減少機械應(yīng)力誘導(dǎo)的核損傷，這可能是治療早衰衰老或衰老相關(guān)疾病的新型治療策略。

研究建立了椎間盤退變器官培養(yǎng)模型，目的是研究MS后程序性細胞死亡，ECM變性和線粒體ROS產(chǎn)生的發(fā)生。通過測量細胞反應(yīng)來評估MS、線粒體ROS、程序性細胞死亡和ECM變性的相關(guān)性，以幫助闡明DDD的分子病理生理學(xué)。

正畸力會在周圍牙周膜和牙槽骨中產(chǎn)生張力和壓力。牙周膜中的細胞（如成纖維細胞、成骨細胞）和免疫細胞（如巨噬細胞）暴露于這些力下，并參與正畸力誘導(dǎo)的骨重塑。巨噬細胞中炎癥因子表達的抑制作用，這可能導(dǎo)致無菌炎癥的程度降低，從而減少正畸牙齒的移動。瘦素可以在控制和壓力條件下以不同的方式影響巨噬細胞的表達譜，既可以在沒有機械應(yīng)力的情況下促進促炎作用，也可以在機械應(yīng)力后促進抗炎表型。

局灶性粘附（FAs）是復(fù)雜的多蛋白結(jié)構(gòu)，通過將細胞骨架連接到細胞外基質(zhì)（ECM）來介導(dǎo)細胞粘附，并通過翻譯肌動蛋白應(yīng)激纖維上的外力來促進細胞遷移。根據(jù)其數(shù)量、大小和組成，結(jié)合肌球蛋白-II的收縮力，F(xiàn)As 作為機械傳感器將機械力從細胞骨架傳遞和傳導(dǎo)到ECM。細胞將來自周圍環(huán)境的機械線索轉(zhuǎn)化為細胞內(nèi)生化信號的能力在機械活性組織（如心?。┲兄陵P(guān)重要，其中協(xié)調(diào)的肌肉收縮取決于適當(dāng)?shù)臋C械性能和電耦合。

研究不同機械負荷幅度對ECM形成和重塑的相關(guān)性對于了解滑囊對機械應(yīng)力條件的適應(yīng)非常重要。本文通過研究肩峰下滑囊來源的細胞是否以及如何通過適應(yīng)基質(zhì)形成和重塑來響應(yīng)機械應(yīng)變，從而提高對其作為減少摩擦組織的生理作用的理解。