专栏名称: 生物力学仪器
力学现象对一些基本细胞进程的正常运作至关重要,力学载荷可以作为胞外信号来调节细胞功能。危及人类健康的几种主要疾病,如骨质疏松症、动脉粥样硬化和癌症等,均与力学感知或功能障碍有关。 文章来源为网络搜集,如有侵权请联系15336881895谢谢
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生物医学工程年度回顾 | 透明质酸的力学生物学:连接肌肉骨骼组织的生物力学和生物活性

生物力学仪器  · 公众号  ·  · 2024-12-22 10:48

正文

透明质酸 (HA) 在关节软骨和滑液中发挥着众所周知的机械和生物学作用,有助于组织结构和润滑。人们越来越了解 HA 如何影响其他肌肉骨骼组织(包括肌肉、骨骼、肌腱和椎间盘)的结构。此外,使用基于透明质酸的疗法来恢复受损组织也变得越来越普遍。然而,生物力学刺激与肌肉骨骼组织中 HA 合成、降解和信号传导之间的关系仍未得到充分研究,限制了 HA 在再生医学中的应用。在这篇综述中,我们讨论了内源性 HA 在肌肉骨骼组织中的各种作用和意义。我们利用已知和未知的知识,通过提出关于肌肉骨骼健康和疾病中 HA 的生物学和机械作用之间的关系和相互作用的问题,来激发对肌肉骨骼组织内 HA 生物学和控制 HA 代谢的机械生物学的新研究。


这篇文章是《Annual Review of Biomedical Engineering》2024年的一篇综述,标题为“Mechanobiology of Hyaluronan: Connecting Biomechanics and Bioactivity in Musculoskeletal Tissues”
文章主要探讨了透明质酸(Hyaluronan, HA)在肌肉骨骼系统中的力学和生物活性作用,以及HA在生物力学和生物活性之间的联系。以下是文章的核心内容:

  1. HA在细胞外基质(ECM)中的作用

  • HA是一种非硫酸化的糖胺聚糖(GAG),在许多实体组织和生物流体中普遍存在。
  • HA与细胞周围的基质(如CD44和RHAMM)相互作用,影响细胞-基质间的相互作用和组织力学。
  • HA在肌肉骨骼组织中的作用

    • HA在关节软骨、滑液、骨骼、肌腱、韧带和骨骼肌等多种肌肉骨骼组织中都有分布,其合成、代谢和生物学特性因组织类型、发育阶段和健康状况而异。
    • HA在关节滑液中的浓度和分子量随年龄增长而降低,且与关节疾病的发生有关。
  • HA在力学传导和力学生物学中的角色

    • HA通过与ECM组分、受体和其他分子的相互作用,影响细胞对力学信号的传导。
    • 力学负荷可以调节HA的合成和分解,进而影响HA的代谢。
  • HA在组织工程和治疗中的应用

    • HA在组织工程中被用来模仿天然ECM,以重现细胞遇到的力学行为和信号环境。
    • HA的补充疗法(如关节内注射HA)被用于改善关节润滑和减少炎症,但其效果短暂,需要进一步研究以提高其疗效。
  • 未来研究方向

    • 需要进一步研究HA在肌肉骨骼组织健康和疾病中的作用,以及力学生物学途径如何调控HA代谢。
    • 探索物理线索(如基质硬度和循环力学负荷)对HA合成、透明质酸酶活性的影响及其机制






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