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粘乎(hu)乎(hu)的(de)白细(xi)胞在受(shou)到(dao)威胁(xie)时会迅速变形,变得非常僵硬和粘稠(chou)

【字体: 时间:2021年09月12日 来源:scitechdaily biology

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  就像一个训练有素(su)的(de)(de)(de)士(shi)兵一样,白细(xi)胞使用特殊的(de)(de)(de)能力来识别并(bing)最(zui)终摧毁危险的(de)(de)(de)入侵者,包括制造一个突出物(wu)(wu)来有效地(di)接触、锁定(ding)、探测并(bing)攻(gong)击它的(de)(de)(de)猎物(wu)(wu)。研究(jiu)人员(yuan)在《生物(wu)(wu)物(wu)(wu)理学杂志》上发表(biao)的(de)(de)(de)报告中详细(xi)指出,这些(xie)(xie)细(xi)胞在几秒钟内就变(bian)成了这些(xie)(xie)高度刚性(xing)和粘性(xing)的(de)(de)(de)防御单位。

  

就(jiu)像一(yi)个(ge)训(xun)练有素的士兵一(yi)样(yang),白(bai)细胞使用特殊的能力来(lai)(lai)识别并最终摧毁危险的入侵者(zhe),包括制造一(yi)个(ge)突出物来(lai)(lai)有效地接触、锁定(ding)、探(tan)测并攻(gong)击它的猎物。研究人(ren)员在《生物物理学杂志》上发表的报告(gao)中详细指出,这些细胞在几(ji)秒(miao)钟内就(jiu)变成(cheng)了这些高度刚性和粘性的防御单位。

资深作者(zhe)Julien Husson是(shi)位于(yu)巴黎附近的(de)école Polytechnique的(de)生(sheng)物(wu)(wu)物(wu)(wu)理学家,他(ta)和(he)合作者(zhe)先前(qian)表明,某些被称为T细(xi)(xi)胞(bao)的(de)白细(xi)(xi)胞(bao)可以(yi)通过特(te)定的(de)连(lian)接推动(dong)和(he)拉拽(zhuai)感知到的(de)威胁。为了施加这(zhei)种(zhong)力量(liang),细(xi)(xi)胞(bao)必须重(zhong)新组织其(qi)内部结(jie)构,使自身更加坚硬(ying)。在(zai)目前(qian)的(de)研究中(zhong)(zhong),Husson的(de)团队设(she)计了一个微管流变(bian)仪(yi)来测量(liang)白细(xi)(xi)胞(bao)在(zai)转化(hua)过程中(zhong)(zhong)的(de)硬(ying)度(du)和(he)粘(zhan)度(du)。研究人员(yuan)的(de)目标是(shi)量(liang)化(hua)白细(xi)(xi)胞(bao)在(zai)推动(dong)或(huo)拉动(dong)异物(wu)(wu)时产生(sheng)的(de)物(wu)(wu)理变(bian)化(hua)——在(zai)这(zhei)种(zhong)情况(kuang)下,是(shi)一种(zhong)涂(tu)有化(hua)学物(wu)(wu)质的(de)珠子吸(xi)引(yin)细(xi)(xi)胞(bao)。

Husson说:“我们知道,在(zai)(zai)形(xing)成和使(shi)用突起时(shi),细胞强烈地重组了其(qi)细胞骨架(jia),而这(zhei)种(zhong)细胞骨架(jia)在(zai)(zai)赋予(yu)细胞机(ji)械特(te)性方面起着(zhe)重要作(zuo)用。”“所以,我认为应该有一些(xie)标志性的机(ji)械痕迹(ji)。”

刚(gang)度(du)是指材料在(zai)一(yi)(yi)定(ding)压力(li)下变形(xing)的程度(du),而粘度(du)是指材料在(zai)一(yi)(yi)定(ding)压力(li)下变形(xing)的速度(du)。因此,为了同时测(ce)量白细胞的这(zhei)些特性(xing),同时激发细胞的免疫反应(ying),该团队需要一(yi)(yi)个实验装置,以某种方式(shi)既(ji)能(neng)维持和改变作(zuo)用在(zai)细胞上(shang)的力(li),又能(neng)让(rang)细胞像遇(yu)到威胁一(yi)(yi)样(yang)做出反应(ying)。

研究(jiu)人员的(de)(de)(de)解决方案是施(shi)加(jia)一(yi)(yi)个(ge)力(li),围(wei)绕一(yi)(yi)个(ge)恒(heng)定的(de)(de)(de)平均值小(xiao)心地振(zhen)(zhen)(zhen)荡(dang)。由(you)振(zhen)(zhen)(zhen)荡(dang)引起的(de)(de)(de)微小(xiao)变形(xing)计算出细胞(bao)的(de)(de)(de)刚度(du),由(you)振(zhen)(zhen)(zhen)荡(dang)和由(you)此产生(sheng)的(de)(de)(de)变形(xing)之间的(de)(de)(de)延迟计算出细胞(bao)的(de)(de)(de)黏度(du)。与此同时,施(shi)加(jia)这种力(li)量的(de)(de)(de)物(wu)体是一(yi)(yi)个(ge)涂有抗体的(de)(de)(de)珠(zhu)(zhu)子(zi),它可以使细胞(bao)激(ji)活,改(gai)变形(xing)状,并(bing)固定在珠(zhu)(zhu)子(zi)上。

“尽管我们预期会有一些机械上的(de)(de)变化,但我们的(de)(de)发(fa)现是令人惊讶的(de)(de)戏(xi)剧性,”Husson说。研究小(xiao)组观(guan)察(cha)了(le)三(san)种类型的(de)(de)白细(xi)胞(bao),发(fa)现在(zai)所有情况下,“细(xi)胞(bao)的(de)(de)硬度(du)和粘度(du)在(zai)接触(chu)珠子的(de)(de)几(ji)秒钟(zhong)内就开始变化,并在(zai)几(ji)分钟(zhong)内增加到10倍(bei)。”

“有趣的(de)是(shi),”Husson说,“机(ji)械变(bian)化(hua)甚至在任何(he)形状变(bian)化(hua)之前就开始了,”这引发(fa)了一个问题,即(ji)这些对白细(xi)胞机(ji)械特(te)性(xing)的(de)显著变(bian)化(hua)是(shi)否只是(shi)其他功能的(de)结果(guo),还是(shi)有自己的(de)用途。

这(zhei)个问题的(de)(de)答案(an)可能在研究的(de)(de)另(ling)一个结果(guo)中:Husson和(he)(he)他的(de)(de)同事们发现,细胞(bao)的(de)(de)硬(ying)度(du)和(he)(he)黏(nian)度(du)在一个固定的(de)(de)比例上共同变化(hua),这(zhei)是细胞(bao)类(lei)型所特有的(de)(de),就像一个机械指纹。他说(shuo):“知道(dao)这(zhei)种(zhong)普(pu)遍性真的(de)(de)很令人兴(xing)奋(fen)。”

总之,这篇论(lun)文的结果表(biao)明(ming)了一种(zhong)潜在(zai)的物理机制,可以广泛应(ying)用于细(xi)胞(bao)类型,并导(dao)致新的模(mo)型、理论(lun),最(zui)终更(geng)好地理解和(he)控制我(wo)们(men)的细(xi)胞(bao),在(zai)我(wo)们(men)的免疫(yi)系统和(he)其他领域。

参考文献:Alexandra Zak, Sara Violeta Merino-Cortés, Ana?s Sadoun, Farah Mustapha, Avin Babataheri, Stéphanie Dogniaux, Sophie Dupré-Crochet, Elodie Hudik, Hai-Tao He, Abdul I. Barakat, Yolanda R. Carrasco和Yannick Ha, 2021年(nian)5月4日,生物物理杂志。DOI: 10.1016 / j.bpj.2021.02.042


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