Molecular Biomechanics of Vascular Cell Mechano-Responses

血管细胞机械反应的分子生物力学

• 批准号: 21220011
• 负责人: ANDO Joji
• 金额: $ 130.12万
• 依托单位: Dokkyo Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009-05-11 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21220011/
• 关键词: 血管内皮細胞; Shear stress; 血行力学因子; メカノセンサー; カルシウム・シグナリング; 細胞膜; アデノシン３リン酸; 細胞分化; shear stress; 形質膜; 巨大単一膜ベシクル; メカノトランスダクション; lipid order; 膜流動性; メカニカルストレス; メカノセンシング; ATP; カルシウムチャネル; イオンチャネル; ES細胞

This study was undertaken to elucidate how vascular endothelial cells (ECs) sense shear stress generated by flowing blood and transmit the signal into the cell interior. The results demonstrated that shear stress rapidly decreases the lipid order of EC membranes and changes caveolar membrane domains from the liquid-ordered phase to liquid-disordered phase. A similar decrease in lipid order occurred in the artificial membrane of liposomes exposed to shear stress, suggesting that the membrane lipid order change is a physical phenomenon. Shear stress clearly increased the membrane fluidity in ECs. A novel imaging method developed in our laboratory revealed that the shear-stress-induced changes in membrane physical properties were linked to ATP release at caveolae that evoked a Ca2+ influx via P2X4 channels and a subsequent Ca2+ wave that propagated throughout the entire cell. These findings indicated that plasma membranes act as a shear stress sensor that triggers Ca2+ signaling in ECs.

本研究旨在阐明血管内皮细胞（ECs）如何感知血液流动产生的切应力并将信号传递到细胞内部。结果表明，剪切应力迅速降低EC膜的脂质秩序和改变膜结构域从液体有序相的液体无序相。脂质体人工膜在剪切力作用下也发生了类似的脂质有序度下降，表明膜脂质有序度的变化是一种物理现象。切应力明显增加了内皮细胞的膜流动性。我们实验室开发的一种新的成像方法显示，剪切应力引起的膜物理性质的变化与小窝处的ATP释放有关，小窝处的ATP释放通过P2X4通道引起Ca2+内流，随后的Ca2+波在整个细胞中传播。这些发现表明，质膜作为剪切应力传感器，触发钙离子信号在EC。

项目成果

細胞表面結合性ルシフェラーゼタンパクを用いたATP放出現象のリアルタイムイメージング

使用细胞表面结合的荧光素酶蛋白对 ATP 释放进行实时成像

• 发表时间: 2010
• 作者: 山本希美子;安藤譲二
• 通讯作者: 安藤譲二

Endothelial mechanotransduction and its role in the control of vascular functions

内皮机械传导及其在血管功能控制中的作用

• 发表时间: 2011
• 作者: K.Yamamoto;J.Ando
• 通讯作者: J.Ando

Differentiation of circulating endothelial progenitor cells induced by shear stress.

剪切应力诱导循环内皮祖细胞的分化。

• 发表时间: 2012
• 期刊: 2012 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
• 作者: S. Obi;K. Yamamoto;J. Ando;H. Masuda;T. Asahara.
• 通讯作者: T. Asahara.

血管のメカノバイオロジー：血管内皮細胞の血流センシングと循環調節

血管力学生物学：血管内皮细胞的血流传感和循环调节

• 发表时间: 2012
• 期刊: 細胞工学
• 作者: 安藤 譲二;山本 希美子
• 通讯作者: 山本 希美子

血管のメカノバイオロジー：血流刺激に対する内皮細胞応答

血管力学生物学：内皮细胞对血流刺激的反应

• 发表时间: 2012
• 作者: Iizuka;Y.;et al.;山本希美子 安藤譲二
• 通讯作者: 山本希美子 安藤譲二