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纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯
《美国国家科学院院刊》( PNAS)在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算,系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础,及其在纤维化发展蔓延过程中的作用,为细胞间力学信号介导的成纤维细胞(FB)-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据,并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”(Paratensile signaling)。组织器官在受到损伤之后,会发生损伤修复,诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施,慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化,诱发器官衰竭。有研究表明,在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关,包括此次新冠肺炎,会伴有肺部纤维化,重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭,肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因,在组织器官受到损伤或病毒感染之后,组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”(paracrine factors),例如TGF-b,PDGF等诱导,激活分化成为肌成纤维细胞MF,并分泌大量的细胞因子及细胞外基质,造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化,进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号,部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变,也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性,比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年,杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现,在肝脏纤维化早期,肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞,导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止,纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守,以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程,一、力学信号的产生;二、力学信号在细胞外基质传递;三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上,通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果,显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为,团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台,利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织(肝脏、心脏和皮肤)的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式,即旁张力信号作用机制的三个过程:力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应;研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应,并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象,团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法(Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL),利用该数学模型可重现体外实验结果,包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活,同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上,进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统,分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展( fibrotic foci expansion)模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型,并结合数学仿真,发现在纤维化组织和正常组织交界面(border zone)存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯,导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束,能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样,阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延,证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用(图2)。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外(A)和数学模拟(B)仿生模型中,在未干预的情况下,纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号,纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中(C),在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延,但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑,纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据,“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充(见视频),为纤维化病理研究提供了新视角,为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者,杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君,在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接:https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0
清华大学 2021-04-11
果蔬检测装置及果蔬检测方法
本发明涉及检测领域,公开了一种果蔬检测装置及果蔬检测方法,果蔬检测装置包括传送机构以及设置在所述传送机构的传送途径上的至少一个检测单元,所述传送机构包括:轨道;托盘组件,沿所述轨道运动,所述托盘组件包括第一托盘以及位于所述第一托盘内的第二托盘,所述第二托盘尺寸小于所述第一托盘;以及升降模块,至少部分与所述第二托盘连接,用于带动所述第二托盘相对所述第一托盘升起或降落。本发明的果蔬检测装置及果蔬检测方法,兼顾待检物平稳运输的同时减小检测时承载件对待检物的过多遮挡,以提高检测精度。
中国农业大学 2021-04-11
进口无损检测仪泄露检测仪器
产品详细介绍进口无损检测仪泄露检测仪器电压范围:                        10-25KV,调节精度5KV电压选择:                        旋钮选择电压形式:                        单级脉冲脉冲幅度:                       <10us电源:                            6V 4.5Ah,分离式蓄电池组蓄电池尺寸及重量:               90X45X120mm    0.9公斤持续工作时间:                   最长持续工作时间9小时尺寸及重量:                     220X256X88mm不含蓄电池的外壳重量:           小于3公斤音频报警信号:                   约为86分贝,频率3500HZ连接测试干额中继电缆长度:        1.5米相关标准及行业规定               DIN55670,DIN28055,DIN30670,DIN4681,DIN28063,DIN EN14330(IV),DVGW462/1,W400-2
北京百达泰科机电设备有限公司 2021-08-23
环境检测技术
究团队在线光电检测技术及仪器方面,主要采用光谱技术对水质进行监测,具体包括:1)采用紫外-可见光谱技术实现了水质COD和浊度的在线监测。自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头,探头直径仅50m,能耗低,可在野外无人值守的环境工作。该探头经过上海市计量测试技术研究院的测试,结果表明,该探头符合国家环保行业相关标准;2)采用红外光谱技术实现水体CO2含量的在线监测,为水生态环境的监测提供支撑。
上海理工大学 2021-04-10
光谱检测技术
研究团队十余年来致力于光谱检测与分析领域,研发了数件产品,持有多项发明专利,发表了多篇高水平论文。例如, 1)采用紫外-可见光谱技术实现了水质COD和浊度的在线监测。自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头,直径仅50 mm,能耗低,可在野外无人值守环境工作。2)采用红外光谱技术实现水体CO2含量的在线监测,分辨率高,稳定性高。目前,探头正在三峡库区进行测试。3)建立一系列基于表面增强拉曼光谱效应的新型光学免疫检测方法,发展了相关纳米光学探针和微通道芯片器件,实现了血液、唾液等体外复杂环境中肿瘤标志物(包括循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA、肿瘤来源外泌体表面受体分子及内含miRNA分子等)的高灵敏、高通量和快速检测。
上海理工大学 2023-05-09
大型快速锻造机技术与装备
基于自主研发构建了机电液一体化大型设备,电气是基于PLC为基础自做开发的控制程序,完全符合市场需求。机械采用预紧式机架,大大降低了制造、安装难度及生产成本,本且减少整机重量。液压系统采用高压蓄能器瞬间加压,同时利用蓄能器回收高压油,大大降低了功率的使用,提高了液压系统的加压速度。 该设备具有结构简单、重量轻、安装调试周期短等优点;同传统的快速锻造机相比,采用高压蓄能器提高液压系统的加压速度、工作效率得到大幅提升,整节能效果显著。
太原科技大学 2021-05-04
混凝土结构隐患震波快速测试技术
混凝土构筑物在建设及生产使用中其表层、内部及接触带会产生各种变形、破坏及地质异常,严重影响混凝土体的安全使用。目前利用震波测试方法可对介质内部结构及异常进行探查与评价。相比较来说,震波探测方法较雷达测试方法抗干扰能力强,评价参数多样。本技术采用拟雷达式数据采集方式,通过改进震波单发单收装置为轮式连续滚动装置发收信号,实现对震波数据的速采、速显、速存,根据获得的连续剖面波场属性参数判断结构体内隐患状况。通过分析震波特征属性参数,结合波速、频率及波幅特征变化进行混凝土介质异常的位置识别与特征判定。
安徽理工大学 2021-04-11
动物外伤快速愈合喷剂
无论是在畜牧业养殖过程中,还是家庭宠物养殖过程中,养殖动物很容易受到外伤, 在宠物受伤时,不方便用敷料,也不可以用药膏,任何让他感到不舒服的东西都会被它 挠掉,还会时不时的舔舐伤口,当伤口很深的时候,口腔内的细菌会让伤口感染。我们 研制出了一款动物外伤快速愈合喷剂,使用过程中产生的喷雾在伤口的表面会形成很薄 的液膜,吸附性非常的好,同时可以阻挡住细菌感染伤口。截止到目前为止,已进行了 四批的动物实验,能够使伤口愈合时间大大缩减,促进表皮细胞组织再生,他消毒杀菌, 预防交叉感染。促进伤口愈合速度是其他产品的1.5-2倍。本产品采用海洋生物提取物, 以及多种中药材复合制剂,能够促进伤口快速愈合,特别是在手术后伤口愈合的过程中 效果非常明显;适用于各种宠物表面创伤,包括手术创伤、机械创伤、打伤咬伤、粘膜 冲洗及慢性溃疡等,无毒副作用,安全方便。 技术成熟度达到了实验室批量生产程度,并且本产品经过前期实验可以很方便的进 行工业批量生产。
青岛农业大学 2021-04-11
气动或液压元件快速连接装置
气动或液压元件快速连接装置,由阀块与阀块背部的定勾板构成,定勾板端 部设有挂在阀块上支架上 的弯钩,阀块与阀块背部的定勾板固定,定勾板上端部 的弯钩挂在阀块支架上,另设有一块与定勾板贴合 的动勾板,动勾板上设有孔槽, 并设有连接销置于孔槽内,动勾板沿着连接销滑动,动勾板上端部固定一 弹簧, 下端部设有挂在阀块下支架上的弯钩。
南京工程学院 2021-04-11
火灾快速消烟技术与装置
目前主要应用的消烟措施是物理原理的强制排烟、喷射水雾和化学原理的喷射消烟剂,这些措施只有在非常重要场合才可能设置为固定式的火灾时自动启动形式,绝大多数是要等消防员赶到火灾现场才能实施,可能错过了最佳救援时间。而且强制排风有“风助火势”之嫌,喷射水或消烟剂无疑因物品将全部报废、而增大火灾损失。传统消烟措施的另一类是已有应用、一直也是研究热点的静电吸附原理的消烟技术。遗憾的是,目前的产品,或者把整个场区做成一个强电场、极不安全;或者引入风力循环,依然有可能强化火势。 本消烟装置能把火灾时产生的烟雾在上升到达天花板时快速吸附清除其中的细微颗粒物,避免烟雾在天花板处堆积后再下压至呼吸带、降低能见度、使人员难以逃生。同时也由于消防员能更接近火源、尽快彻底灭火,可避免由于起火后自动升温自动喷水、导致更大的财产损失。该技术因利用了“颗粒汇”效应及热烟气密度轻自动上浮的特性,无需风机及管道、无需气流输送等,能在近乎静止状态消烟,可完全避免传统抽风机排烟等措施可能导致的“风助火势”的风险。 
清华大学 2021-04-11
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