2023 Autor: Bailey Leapman | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-05-20 22:44
UCSD teadlased venitasid rakke treeningkambris krediitkaardisuuruses, et saada paremini aru, kuidas artereid ääristavate endoteelirakkude korduv venitamine võib muuta need terveteks ja vaskulaarhaigustele vastupidavaks.
UCSD Jacobsi tehnikakooli bioinseneriteadlased teatavad ajakirja Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 1. novembri numbris, et arteriaalseid endoteelirakke on korduv alt venitatud (10 protsenti nende pikkusest, 60 korda iga kohta). minut) tekitas mõne tunniga paralleelsete "stresskiudude" rakusisesed massiivid.
Katsed viidi läbi lehma aordi vooderdavate endoteelirakkudega, kuid eeldatakse, et inimese aordi endoteelirakud reageerivad sarnaselt. Stressikiud valmistati aktiinist, kiulisest valgust, mis on osa masinast, mis annab lihastele kokkutõmbumisvõime. Aktiin annab ka praktiliselt kõikidele rakkudele võime luua sisemise "tsütoskeleti". Arterite endoteelirakkude pingekiud on joondatud paralleelselt veresoonte pikiteljega ja see joondus on risti lööva südame põhjustatud rütmilise venituse suunaga. Selline pingekiudude orientatsioon on tervete veresoonte tunnus, kuid praegu mõistavad teadlased väheseid selle konfiguratsiooni tekitamise põhjuseid.
Kummikud ja enamik teisi painduvaid materjale reageerivad venitamisele, moodustades pingekortse paralleelselt nende tõmbamise suunaga. Kuid terved veise aordi endoteelirakud ei käitunud nii PNAS-i paberi kaasautori ning bioinseneri ja meditsiini professori ning UCSD Whitakeri biomeditsiinitehnika instituudi direktori Shu Chieni laboris tehtud katsetes. Kui Chien ja tema kaastöötajad venitasid miniatuursetes treeningkambrites rakke piki ühte telge edasi-tagasi, moodustasid rakud venitussuunaga risti pingekiud. "Sellist aktiinikiudude orientatsiooni võib pidada tagasiside kontrolliks, mille käigus rakule mõjuvad välised pinged on sisemiselt palju väiksemad," ütles Chien.
Järeldoktorant Roland Kaunas, praegu Texase A&M ülikooli biomeditsiinitehnika abiprofessor, leidis UCSD laborandi Phu Nguyeni abiga, et venitamata rakud või rakud, mis olid venitatud vaid 1 protsendi pikkusest, sisaldasid suunatud orientatsioonita aktiinikiud. Kuid kuna need suurendasid rütmilist venitamist 3 protsendilt raku pikkusest 10 protsendini, muutusid venituskiud järjest enam venitussuunaga risti.
PNAS-i artikli kõige olulisem leid, mis tehti veebis kättesaadavaks oktoobris.24, Chieni rühm teatas, et kui rakusisene valk nimega Rho oli keemiliselt inhibeeritud, kasvasid stressikiud "vales" suunas; need kasvasid pigem paralleelselt kui risti raku venitamise suunaga. Ilma Rhota kaotasid rakud võime stressikiude õigesti orienteerida. "Rho on väga oluline molekul, " ütles Chien. "See töötab vastusena füüsilisele venitamisele ja sellega kooskõlas, et tekitada stressikiudude tervislikku joondust." Tõepoolest, kui Chieni rühm kasutas Rho aktiivsuse suurendamiseks geneetilist tehnikat, kasvatasid need rakud stressikiude tervislikus suunas madalama venitusläve juures.
"Siiani ei ole tõestatud, et mehaaniliste ja biokeemiliste stiimulite vahel on samaväärsus ja koostöö, et reguleerida nende pingekiudude õiget orientatsiooni, " ütles Kaunas. "Tõepoolest, me avastasime, et stressikiud olid orienteeritud nii, et nad kontrollivad oma stressitaset - mitte liiga vähe ega liiga palju."
Chien ja Kaunas tegid koostööd UCSD teadlase Shunichi Usamiga, kes aitas kaasa miniatuursete treeningkambrite kujundamisele. Kambrite sees olevad silikoonkummist membraanid kaeti valguga, mis võimaldas endoteelirakkudel kleepuda membraanidega sarnaselt sellele, kuidas nad kinnituvad kehas asuvate veresoonte kudedesse. Teadlased eraldasid veise aordist endoteelirakud, kasvatasid rakke kultiveerimiskolbidesse ja külvasid need silikoonmembraanidele. Pärast seda, kui rakud kasvasid liituvateks kihtideks, programmeeriti kolvilaadne "sisestus" korduv alt membraanide alumisse külge suruma ja tagasi tõmbuma. Sisendaja 60 tsüklit minutis toimuv liikumine simuleeris veresoone venitusliigutusi vastuseks tuksuva südame tekitatud tõusvale ja langevale vererõhule.
Teadlased näitasid ka, et kas Rho või sellega seotud valgu, mida nimetatakse Rho kinaasiks, inhibeerimine põhjustas stressikiudude tervisliku joondamise kadumise ning ka adhesioonikohtade joondamise, kus need stressikiud kinnituvad rakumembraanile. Need uued tulemused näitavad selgelt, et Rho ja füüsilised pinged teevad koostööd, et tekitada pingekiudude tervislikke joondusi," ütles Chien. "Peame mõistma, kuidas rakud saavad mehaanilist jõudu tajuda ja Rho aktiveerimise kaudu selle kasuliku efekti saavutada. et tuvastada teisi valke, mis võivad olla seotud selle tagasiside kontrollimehhanismiga."
