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组织僵硬可能会驱动许多慢性疾病的免疫反应

我们的组织僵硬会导致我们的细胞紧张。巴克研究所,大学健康网络(多伦多大学),斯坦福大学和艾伯塔大学的研究表明,刚度会通过提高其新陈代谢来影响先天免疫系统。研究结果表明,细胞紧张可能引发炎症循环,从而导致慢性衰老疾病的发展。巴克副教授丹·温纳(Dan Winer,MD)及其同事发表在《细胞报告》上,提出了一种新的方式来研究免疫系统的功能,新的免疫疗法的可能性,并呼吁科学家重新考虑他们的研究方式。

虽然刚度是在急性感染公认的因素(认为淋巴腺肿大或切除后肿胀),维纳特别注重如何刚度,从环境的影响产生的免疫细胞。他说:“尽管病毒和细菌是触发免疫反应的关键因素,但我们认为细胞周围环境中的作用力是影响免疫力的难题中极为重要的一部分。” 温纳说:“在大多数疾病以及衰老过程中,我们组织的刚度以及由此引起的细胞张力变化都会改变。” “这项工作为思考免疫系统功能的新方法提供了支持。,这表明机械力可以引发并可能控制急性和慢性疾病期间的免疫学,因为它在面对危险时已准备好免疫系统。”

Winer及其团队由Mainak Chakraborty硕士,多伦多大学卫生网络研究助理硕士和Sue Tsai领导,Sue Tsai是实验室的前博士后研究员,现在是艾伯塔大学的助理教授,负责培养树突状细胞(DC) ),是先天免疫系统的组成部分它能以不同程度的生理刚度协调小鼠骨髓和脾脏的免疫反应。Chakraborty说:“与在高刚度下生长的细胞模拟纤维炎性疾病相比,在生理静息刚度下生长的DC显示出减少的增殖,活化和细胞因子产生。” 蔡说:“高刚度生长的DC显示出主要葡萄糖代谢途径中的活化和通量增加。” “在自身免疫性糖尿病和肿瘤免疫疗法的模型中,细胞张力引发DC引发来自适应性免疫系统的反应,这种适应性免疫系统在感染或受伤后特别重要地次之。该发现不仅限于小鼠DC,因为人DC在较高的张力下也显示出增强的活性标记。

研究人员确定了河马信号分子TAZ是影响DC在先天免疫反应中处于张力下的DC代谢和功能的重要因素。温纳说,鉴于加利福尼亚大学洛杉矶分校的实验室最近表明,同一途径促进了适应性免疫系统中紧张的影响,这一发现意义重大。温纳说:“这似乎是检测免疫系统两侧环境力量的关键途径。” “机械免疫学仍未被研究。我们希望我们的工作推动这一新兴领域向前发展,并导致开发新的以力为目标的免疫疗法,该疗法可使免疫系统在改变组织硬度的许多条件下正常发挥作用。”

对致命疾病和衰老的慢性病有重大影响

温纳说,预计许多疾病会受到组织刚度对免疫系统影响的影响。他说:“心脏病,癌症和下肺部疾病是美国最主要的死亡原因。” “我们研究中的计算机算法表明,所有这些条件都受到免疫系统中张力引起的基因或蛋白质相互作用的强烈调节。研究这些疾病的人应考虑这一发现。”

Winer指出组织僵硬是与衰老相关的众所周知的现象(例如,肺及其血管的僵硬程度可能随年龄增长而翻倍),Winer说,与免疫系统的相互作用很可能导致了低度的慢性炎症助长了许多衰老疾病。“僵硬的张力促进了DC中的新陈代谢和细胞因子的产生,这可能会导致现在所谓的发炎。” 温纳说,他的实验室计划研究衰老小鼠和特定疾病情况下的机械免疫学。

温纳说,通过细胞张力激活的基因是免疫治疗的潜在靶标,这是他实验室的另一个重点。他说,现在存在一些技术(通过磁共振成像或超声波的附件),可以绘制特定组织和器官中的张力。温纳说,追踪张力的能力可以提供衰老的生物标志,并使测试新药更加容易。

给研究人员的最后一句话:提防塑料培养!

Winer敦促研究人员考虑改变他们培养免疫细胞的方式,几乎与这项研究的发现一样重要。他说,几十年来,绝大多数科学家一直在使用塑料板培养细胞,这种细胞所产生的张力是细胞在体内的感受力的数千倍。他说:“许多免疫细胞需要将自身锚定在培养皿中,塑料的硬度会在细胞上赋予超生理力。” 温纳的团队培育免疫细胞在柔软的有机硅凝胶上进行处理,可以紧密模拟体内的生理机能。“我们认为在免疫学中采用新的研究培养技术可能会更好地模仿体内的生理学。”

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