人类骨质母细胞在微重力环境中的细胞机械传导
Nadab H Wubshet1, Grace Cai2, Samuel J Chen1
1Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA.
bioRxiv : the preprint server for biology
|March 11, 2024
概括
太空飞行会导致快速的骨质损失. 这项研究研究了微重力如何影响骨形成细胞 (hFOBs) 使用国际空间站的实验,揭示了细胞软化和改变的动因和YAP水平,提供了对骨质疏松机制的见解.
科学领域:
- 空间生物学 空间生物学
- 细胞机械生物学 细胞机械生物学
- 骨质疏松症研究 骨质疏松症研究
背景情况:
- 长时间的太空任务导致宇航员的骨损失显著且加速.
- 国际空间站 (ISS) 作为一个独特的实验室研究骨质疏松症由于微重力的影响.
- 了解零重力如何影响骨形成细胞对于减轻骨密度丧失至关重要.
研究的目的:
- 为了研究机械转导机制负责的骨质损失在微重力.
- 分析微重力对人类胎儿骨质母细胞 (hFOBs) 机械特性和细胞行为的影响.
- 为了评估压力压力在微重力环境中的hFOBs的影响.
主要方法:
- 在国际空间站使用CubeLab进行了两个自动化实验.
- 实验1:使用微流体芯片测量吸入hFOB的单细胞机制,将国际空间站样本与地面控制器进行比较.
- 实验2:在压力控制室内将hFOB球体封装在原体凝中,以评估在微重力和压力下对actin和YAP的表达.
主要成果:
- 微重力下的hFOBs呈现出稍微延长的突起,表明与地面控制器相比,细胞变软.
- 微重力显著降低了hFOB球体中的细丝性动蛋白水平.
- 压缩压力增加了pSMAD1/5/9表达不论微重力,并恢复了YAP表达,这是由微重力减少.
结论:
- 微重力改变骨形成细胞的机械特性,导致细胞变软.
- 丝状动蛋白和YAP信号通路受到骨质母细胞中微重力显著影响.
- 施加的压力压力可以调节空间中的细胞反应和信号通路,潜在地抵消微重力诱导的骨损失.
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