Кіріспе

Механотаксис – механикалық сигналдар арқылы жасушалардың қозғалу қабілетінің бағытталған қозғалысы (мысалы, сұйықтық ағынының түйреуі, субстраттың қаттылық градиенттері және т.б.). Мысалы, сұйықтық ағынының түйреуіне жауап ретінде жасушалардың сұйықтық ағыны бағытында қозғалатыны көрсетілген. Механотаксис жануарлардағы көптеген қалыпты биологиялық процестерде, мысалы, гаструляция, қабыну және жараның жазылуы сияқты жауаптық реакцияларда, сондай-ақ ісік метастазы сияқты аурулардың механизмдерінде маңызды рөл атқарады. Субстраттың қаттылық градиентіне орналастырылған кейбір жасуша түрлерінің градиент бойымен жоғары қарай жылжуы (яғни, субстраттың қаттылығы артатын бағытта) алғаш рет Lo және әріптестерімен хабарланды. Жасушалар үшін қаттылық градиенттерін жасаудың негізгі әдісі (мысалы, биоматериалдарда) субстраттың қаттылығын реттеу үшін полимерлердегі байланыс дәрежесін өзгерту болып табылады. Басқа да субстраттың қаттылық градиенттеріне микропосттар массивінің градиенттері жатады, онда жеке микропосттардың қаттылығы белгілі бір бағытта артады. Алайда, соңғы кезде зерттеушілер көрші жасушамен байланыстың жасушалардың қозғалу үлгісіне қалай өзгеріс енгізе алатынын зерттеді. Зерттеушілер эндотелий жасушаларының механотаксисін қан тамырларында және жараларды жазылу процесінде 1990 және 2000 жылдардың басында зерттеуді бастады. 2000 және 2010 жылдардың басында биомедициналық инженерия қауымдастығы жасушаларды манипуляциялаудың мүмкін әдісі ретінде механотаксиске үлкен қызығушылық танытты.

Факторлар/жолдар

Жасушалар механикалық тітіркендіргіштерді әртүрлі тәсілдермен анықтайды және оларға реакция жасайды. Бір жолы – жасуша мембранасында ұсынылған E-кадериннің өзара әрекеттесуі арқылы. Бұл рецепторлардың өзара әрекеттесуі мен тартылуы немесе итерілуі кезінде кернеу туындауы мүмкін, бұл E-кадериннің ішкі бөлігіндегі альфа-катениннің B-катенинге байланысу конформациясын өзгертеді. Бұл винкулиннің жиналуына себеп болады, соның салдарынан актиннің конформациясы мен жасушаның бағыты өзгереді. Механикалық тітіркендіргіштерге жасушаның жауабында маңызды тағы бір сигналдық жол – Wnt жазық жасушалық полярлығы (PCP) жолы. Бұл канонды емес жол Rho және Rac GTPаздар отбасыларын белсендіреді, олар жасушалардың қозғалуына дайындық ретінде цитоскелетті қайта ұйымдастыру үшін қажет. Жасушалар соқтығысқанда, PCP жолының жергілікті сигналдануы жасушаның полярлығының өзгеруіне алып келеді, нәтижесінде жасуша басқа бағытта бағытталады. Клеткалық механизмде жасушадан тыс матрица (ECM) сияқты субстратпен байланыста болатын әртүрлі жасушалық рецепторлар маңызды. Мысалы, көптеген жасуша түрлері өз мембраналарында a5b1 интегралынан экспрессиялайды, ол фибронектин деп аталатын маңызды ECM компонентімен байланыса алады. Бұл ECM-мен байланысқан аймақта интегралдардың жиналуына әкеледі, ECM-ді жасушаның цитоскелетіне бекітіп, жасушаның ECM бойымен жалғау нүктелеріндегі (фокалды жабысулар, FA) кернеу арқылы қозғалуына мүмкіндік береді, содан кейін жасуша жылжығанда FA бөлшектеледі. Бұл жасушаның шығыңқыларын кері тартылуына және жасушаның полярлығының өзгеруіне әкеледі, нәтижесінде NC жасушасы бағытын өзгертеді, тиісінше, ұжымдық қозғалысқа алып келеді. Даму кезінде жасушалар көбінесе ұжымдық қозғалысқа қатысты қоршаған жасушалардың әсеріне ұшырайды, мысалы, зебра балықтарында гаструляцияның бастапқы кезеңінде ең бірінші ішке тартылатын полистер жасушалары. Нейрокрест жасушаларынан айырмашылығы, бұл жасушалар қозғалысты немесе бірге тартылуды тежемейді, керісінше, жетекші және ілесуші жасушалар арасындағы E-кадериннің өзара әрекеттесуіне байланысты ұжымдық қозғалыс жасайды. Ілесуші полистер жасушалары поляризацияланады және белгісіз себептермен эмбрионның жануарлық полюсіне қарай қозғалады, актинге бай шығыңқыларын жетекші жасушаларға бағыттайды және ілесуші жасуша шығыңқылары мен жетекші жасуша мембраналарында орналасқан E-кадерин ақуыздарының өзара әрекеттесуін тудырады. E-кадериндер арасындағы өзара әрекеттесулер кернеу тудырады, бұл ішкі катениннің (клеткааралық E-кадерин мен ішкі актин арасындағы көпір) ашық конфигурацияға созылуына себеп болады, винкулиннің жұмысқа тартылуына және ақырында актиннің ілесуші жасушалар сияқты қозғалыс бағытына бағдарлануына әкеледі. Егер E-кадериннің өзара әрекеттесуі болмаса, жетекші жасушалар бағытсыз қозғалыс көрсетеді.

Жараларды емдеудегі механотаксика

Жараның жазылуында сұйық шекаралық кернеуі эндотелий жасушаларының жара орнына механотаксисінде маңызды рөл атқарады. Қан тамырларының ішкі қабығы осы эндотелий жасушаларынан құралған, демек, бұл жасушалар қан тамырлары арқылы ағып өтетін сұйықтықтың әсеріне үздіксіз ұшырайды. Эндотелий жасушаларының апикальдық бөлігіне түсетін механикалық стресс интегралин сигналдануға алып келеді, бұл ошақтық адгезия кинезасы (FAK), Shc және Crk-тің белсенділігін қамтиды және жасуша-жасуша және жасуша-ЭКМ адгезиясының өзгеруіне себеп болады. Бұл өзгерістер жасушаның алдыңғы бөлігінде ламеллиподиялық өскіндердің және ошақтық адгезияның (ОА) қалыптасуын, сондай-ақ жасушаның артқы бөлігінде ОА-ның ыдырауын қамтиды, нәтижесінде эндотелий жасушалары ағын бағытында қозғалады. Тұрақты ламинарлық ағын жарада жасушалардың миграциясын жақсартады және жараның жазылу жылдамдығын арттырады.