Les scientifiques gagnent une meilleure compréhension de la façon dont l'étirement répétitif des cellules endothéliales qui rayent des artères peut les rendre saines et résistantes aux maladies vasculaires

Les chercheurs d'UCSD ont étiré des cellules dans une chambre d'exercice la taille d'une carte de crédit pour gagner une meilleure compréhension de la façon dont l'étirement répétitif des cellules endothéliales qui rayent des artères peut les rendre saines et résistantes aux maladies vasculaires.

Les chercheurs de bio-ingénierie à l'école de Jacobs de l'UCSD du bureau d'études enregistreront dans la question du 1er novembre des démarches de l'académie nationale des sciences (PNAS) que les cellules endothéliales artérielles ont soumise aux choix intracellulaires produits répétés de l'étirement (10 pour cent de leur longueur, de 60 fois par minute) de « fibres de tension » parallèles en quelques heures.

Les essais ont été réalisés sur des cellules endothéliales rayant l'aorte d'une vache, mais on s'attend à ce que les cellules endothéliales de l'aorte humaine réagissent assimilé. Les fibres de tension ont été faites d'actine, une protéine fibreuse qui fait partie des machines qui donnent à muscle sa capacité de se contracter. L'actine donne également à pratiquement toutes les cellules leur capacité d'effectuer un « cytosquelette interne. » Les fibres de tension des cellules endothéliales dans les artères sont parallèles aligné au d'axe long des vaisseaux sanguins, et ce cadrage est perpendiculaire au sens de l'étirement rythmique provoqué par un coeur battant. Une telle orientation des fibres de tension est un cachet des vaisseaux sanguins sains, mais les scientifiques comprennent actuel peu des facteurs responsables de produire de cette configuration.

Les élastiques et la plupart des autres matériaux flexibles réagissent à l'étirage en formant des rides de tension parallèles au sens dans lequel ils sont tirés. Cependant, les cellules endothéliales bovines en bonne santé d'aorte ne se sont pas comportées que la voie dans les tests a exécuté dans le laboratoire de Shu Chien, un co-auteur du papier de PNAS et un professeur de la bio-ingénierie et le médicament et directeur de l'institut de Whitaker du génie biomédical à l'UCSD. Quand Chien et ses collaborateurs ont étiré les cellules dans les deux sens le long d'un axe dans les chambres miniatures d'exercice, les cellules ont formé des fibres de tension perpendiculaires au sens d'étirement de la nappe. « Cette orientation des fibres d'actine peut être considérée comme un contrôle de contrôle par retour de l'information dans lequel les tensions externes imposées à la cellule sont ressenties intérieurement à un degré beaucoup réduit, » a dit Chien.

Camarade post-doctoral Roland Kaunas, maintenant un professeur adjoint du génie biomédical à l'université du Texas A&M, avec l'aide de l'assistant de laboratoire d'UCSD Phu Nguyen, constaté que les cellules unstretched ou les cellules qui ont été étirées seulement 1 pour cent de leur longueur ont contenu des fibres d'actine sans l'orientation directionnelle. Cependant, à mesure qu'elles augmentaient l'étirement rythmique de 3 pour cent d'une longueur des cellules à 10 pour cent, les fibres d'extension sont devenues perpendiculaire de plus en plus installée au sens d'étirement.

Dans la conclusion la plus significative dans l'article de PNAS, qui a été effectué le 24 octobre accessible en ligne, le groupe de Chien rapporté qui quand une protéine intracellulaire Rho appelé a été chimiquement empêchée, des fibres de tension s'est développé dans le sens « incorrect » ; elles se sont développées parallèles plutôt que la perpendiculaire au sens de l'étirement de cellules. Sans Rho, les cellules ont détruit leur capacité d'installer des fibres de tension correctement. Le « Rho est une molécule très importante, » a dit Chien. « Cela fonctionne en réponse, et de concert avec, à l'étirement matériel pour produire du cadrage sain des fibres de tension. » En effet, quand le groupe de Chien avait l'habitude une technique génétique pour augmenter l'activité du Rho, ces cellules ont élevé des fibres de tension dans le sens sain à un seuil inférieur de l'étirement.

« Jusqu'ici, on ne lui a pas montré qu'il y a une équivalence et une coopération entre les stimulus mécaniques et biochimiques pour régler l'orientation correcte de ces fibres de tension, » a dit Kaunas. « En effet, nous avons constaté que les fibres de tension ont installé d'une telle voie de régler leur niveau de tension - pas trop peu et pas trop. »

Chien et Kaunas ont collaboré avec le scientifique Shunichi Usami de recherches d'UCSD, qui a contribué au modèle des chambres miniatures d'exercice. Des membranes en caoutchouc de silicones à l'intérieur des chambres ont été enduites d'une protéine qui a permis aux cellules endothéliales d'adhérer aux membranes en quelque sorte assimilées à la façon dont elles fixent au tissu fondamental de vaisseau sanguin dans le fuselage. Les cellules endothéliales d'isolement par chercheurs de l'aorte bovine, ont élevé les cellules dans des fioles de culture, et les ont injectées sur les membranes de silicones. Après que les cellules se soient développées dans des couches confluentes, un « pénétrateur » comme un piston a été programmé pour pousser à plusieurs reprises dans le côté en dessous des membranes et pour se rétracter. Le mouvement de 60 cycle-selon-minutes du pénétrateur a simulé les mouvements d'étirement d'un vaisseau sanguin en réponse à la pression sanguine lever-et-en baisse produite par un coeur battant.

Les chercheurs ont également expliqué que l'inhibition du Rho ou d'une kinase appelée de Rho de protéine relative a eu comme conséquence la perte du cadrage sain des fibres de tension ainsi que de cadrage des sites d'adhérence où ces fibres de tension fixeraient à la membrane cellulaire. Ces résultats neufs prouvent clairement que le Rho et les tensions matérielles coopèrent à produire des cadrages sains des fibres de tension, » ont dit Chien. « Nous devons comprendre comment les cellules peuvent détecter la force mécanique et réaliser ce bienfait par l'activation du Rho, et nous devons également recenser d'autres protéines qui peuvent être impliquées dans ce mécanisme de contrôle de contrôle par retour de l'information. »