论文标题：Extracellular Matrix Components and Mechanosensing Pathways in Health and Disease

论文链接：https://www.mdpi.com/2218-273X/14/9/1186

期刊名：Biomolecules

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/biomolecules

细胞作为生命的基本单元，拥有复杂的机制，能够感知并响应环境中的机械信号。了解细胞如何感知并适应其机械环境至关重要。细胞外基质（ECM）成分，如糖胺聚糖（GAGs）和蛋白聚糖（PGs），在细胞机械传感途径中起着关键作用。一篇题为“Extracellular Matrix Components and Mechanosensing Pathways in Health and Disease”的综述强调了ECM成分作为机械传感介质在维持组织稳态方面的重要性，以及它们作为减轻机械驱动病理的治疗靶点的潜力。

ECM

ECM的机械性能，包括刚度、粘弹性、各向异性、粘合性能、可塑性、强度和韧性等，在决定组织的结构、功能和行为方面起到重要作用，是提供结构完整性并调节细胞行为、信号传导和组织稳态的支架。细胞膜外表面有一种独特的ECM结构——细胞糖萼（GCX），它强化了细胞的外部屏障功能，参与机械传感和生长因子信号调节。该结构在血管内皮细胞和体腔上皮细胞中尤为显著（图1）。

图1. ECM和GCX的主要蛋白聚糖成分的示意图。

GAGs和PGs在机械传感中的作用

GAGs和PGs是ECM的重要组成部分，它们可以通过以下几种途径影响细胞机械传感：作为机械感受器直接影响整合素和钙粘蛋白受体对ECM和细胞膜配体的亲和力（图2），调节ECM的物理化学性质，影响血液对内皮细胞施加的剪切应力的反应（图3）。

图2. PGs-整合素在机械传感中的相互作用。

图3. PGs传感剪切应力以调节内皮细胞的功能。

GAGs/PGs介导的癌症机械传感

癌症微环境中包含细胞成分（即基质细胞，成纤维细胞，免疫细胞，内皮细胞和肿瘤细胞），ECM分子和可溶性成分等多种参与者。这些参与者与癌细胞之间的相互作用调节肿瘤细胞的生长、免疫反应、血管生成和转移。肿瘤ECM中癌症相关成纤维细胞的胶原积累会导致纤维化和恶性转化。GAGs和PGs作为ECM的组成部分，通过机械传感途径影响肿瘤细胞功能并调控下游信号通路。ECM中的PGs能够与胶原蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白等多种基质蛋白结合，从而调节组织刚度，并参与肿瘤病理进程。GAGs可通过施加机械压力导致细胞质膜弯曲，进而形成微绒毛、丝状伪足和片状伪足等细胞表面结构，这些结构在肿瘤细胞的迁移、黏附、侵袭及药物抵抗等过程中发挥关键作用。PGs和GAGs与其他ECM分子和生长因子的合成、分泌、定位、积累和相互作用因癌症类型而异。一些研究表明，由于GAGs和PGs的质量和数量的变化，它们具有作为预后或诊断标志物的潜力。有趣的是，GAGs效应似乎高度依赖于肿瘤类型，需要进一步的研究来揭示其复杂性。

机械传感的治疗靶向

肿瘤发生是一个复杂的多因素过程。在过去的十年中，知识的积累在肿瘤学疗法、涉及针对检查点抑制剂的单克隆抗体的免疫疗法、过继性T细胞转移、细胞因子、疫苗、溶瘤病毒、特异性肿瘤疫苗等方面翻开了新的一章。尽管肿瘤武器库已经大大扩大，但仍有部分患者不能被这些新批准的疗法治愈。因此，来自肿瘤微环境的新治疗靶点可以改善这些患者的临床结果。肿瘤微环境及其ECM对于平衡抗肿瘤和促肿瘤免疫应答至关重要。细胞表面的PGs可以调节各种免疫分子的表达和功能，例如细胞因子，趋化因子，生长因子和粘附分子。作为信号共受体，PGs可以影响癌细胞的生物活性和微环境，从而调节肿瘤的进展/消退。由于这些特性，细胞表面PGs可能是癌症的关键药理学靶点。

结语

GAGs/PGs介导的机械传感途径的失调与许多病理状况有关，包括癌症和炎症。了解GAGs和PGs调节细胞对机械力反应的复杂机制，有望开发针对疾病中机械传感途径的新型治疗策略。