Nat Cell Biol：科学家揭秘细胞“脚手架”指挥伤口愈合背后的分子机制

来源：100医药网 2025-08-20 16:42

这项研究颠覆了传统“细胞骨架中心论”，提出ER是力学-化学信号转导的核心枢纽，其形态变化既响应曲率（几何输入），又通过调控黏着斑排列（力学输出）决定迁移模式。

近年来，全球慢性伤口患者数量激增，仅足溃疡患者就超过2亿人，每年因伤口愈合障碍导致的截肢病例高达100万例。在新冠疫情中，重症患者肺部上皮屏障的修复能力更成为影响预后的关键因素，这些临床问题背后隐藏着一个基础科学谜题，即为何上皮组织对不同形状的缺损（如尖锐伤口或圆形溃疡）会采取截然不同的修复策略？传统研究聚焦于细胞骨架的力学作用，但近日，一篇发表在国际杂志Nature Cell Biology上题为 Edge curvature drives endoplasmic reticulum reorganization and dictates epithelial migration mode 的研究报告中，来自伯明翰大学等机构的科学家们通过研究发现，内质网（ER）作为细胞的 形态传感器 或能通过动态改变自身结构（管状或片状）来调控伤口边缘细胞的迁移模式，从而为理解组织修复提供了全新视角。

上皮组织缺损的闭合依赖两种迁移模式，即凸缘处的片状伪足爬行和凹缘处的 拉链式 收缩。尽管已知细胞能感知边缘曲率，但其分子机制长期不明。文章中，研究人员提出假说，作为细胞内最大膜系统，内质网可能通过形态重组整合力学信号进而决定迁移模式。文章中，研究人员采用 几何操控+活细胞成像+数学模型 三位一体策略，在微图案化伤口模型和小鼠胚胎皮肤中验证了这一机制。

边缘曲率相关的ER形态学

这项研究中，研究人员设计了两类PDMS模具（锯齿矩形和花朵形）并精确控制上皮单层边缘曲率。通过超分辨成像（SoRa技术）发现，凸缘处内质网形成管状网络，与垂直于边缘的微管和黏着斑共定位；而凹缘处则转化为片状结构，平行于收缩性肌动蛋白束。定量分析显示，凸缘曲率每增加0.1 m⁻ ，管状ER比例上升35%。小鼠皮肤伤口实验证实，这种ER形态分化在体内同样存在。

研究人员还揭示了细胞能通过两种力调控ER形态，即抑制Arp2/3复合体（阻断凸缘分支状肌动蛋白）会强制ER转为片状；而抑制肌球蛋白（阻断凹缘收缩）则诱导管状ER形成（图3a-d）。光遗传学激活Rac1则可局部将ER片转化为管状，数学建模表明，这种转化能最小化应变能。在功能上，过表达管状ER蛋白Rtn4a可使凹缘细胞 错误 采用爬行迁移，而过表达片状ER蛋白Climp63则抑制凸缘伪足形成。在机制上，ER管能通过驱动黏着斑垂直排列促进爬行，而ER片则通过平行黏着斑支持收缩。

这项研究颠覆了传统 细胞骨架中心论 ，提出ER是力学-化学信号转导的核心枢纽，其形态变化既响应曲率（几何输入），又通过调控黏着斑排列（力学输出）决定迁移模式，相关研究发现为伤口修复策略开发提供新思路，即通过靶向ER形态调控蛋白（如Rtn4b或Climp63）或能实现迁移模式的精准干预。未来研究人员还将进一步解析ER与其它细胞器（如线粒体）互作在组织修复中的作用，以及这种机制在癌症转移等病理过程中的演变。（100yiyao.com）

参考文献：

Rawal, S., Keshavanarayana, P., Manoj, D.et al..Nat Cell Biol (2025). doi：10.1038/s41556-025-01729-3

版权声明 本网站所有注明“来源：100医药网”或“来源：bioon”的文字、图片和音视频资料，版权均属于100医药网网站所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任。取得书面授权转载时，须注明“来源：100医药网”。其它来源的文章系转载文章，本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的，转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

87%用户都在用100医药网APP 随时阅读、评论、分享交流 请扫描二维码下载->

医药网新闻