Πώς τα μηχανικά ερεθίσματα ενεργοποιούν την κυτταρική σηματοδότηση
1. Μηχανουτικοί: Τα κύτταρα έχουν εξειδικευμένους μηχανικούς υποδοχείς που αισθάνονται και ανταποκρίνονται στις μηχανικές δυνάμεις. Αυτοί οι υποδοχείς μπορούν να εντοπιστούν στην κυτταρική επιφάνεια, στο κυτταρόπλασμα, ή ακόμα και στον πυρήνα. Όταν τα μηχανικά ερεθίσματα, όπως η πίεση, το τέντωμα ή η τάση διάτμησης, εφαρμόζονται στο κύτταρο, ενεργοποιούν τους μηχανικούς υποδοχείς. Αυτή η ενεργοποίηση ξεκινά μια σειρά από οδούς σηματοδότησης προς τα κάτω που οδηγούν σε κυτταρικές αποκρίσεις.
2. Κανάλια ιόντων: Τα μηχανικά ερεθίσματα μπορούν επίσης να προκαλέσουν το άνοιγμα ή το κλείσιμο των καναλιών ιόντων στην κυτταρική μεμβράνη. Αυτή η μεταβολή της διαπερατότητας ιόντων μπορεί να μεταβάλει το ηλεκτρικό δυναμικό σε όλη τη μεμβράνη, οδηγώντας σε αποπόλωση ή υπερπόλωση. Αυτές οι μεταβολές στο δυναμικό της μεμβράνης μπορούν να προκαλέσουν δυναμικά δράσης ή βαθμολογημένα δυναμικά, τα οποία είναι ηλεκτρικά σήματα που διαδίδονται κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης και ξεκινούν κυτταρικές αποκρίσεις.
3. Βεξουσίνες: Οι ιντεγκρίνες είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες που συνδέουν την εξωκυτταρική μήτρα (ECM) στον κυτταροσκελετό μέσα στο κύτταρο. Όταν οι μηχανικές δυνάμεις εφαρμόζονται στην ECM, οι ιντεγκρίνες μεταδίδουν αυτές τις δυνάμεις στον κυτταροσκελετό, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε μεταβολές του σχήματος κυττάρων, της προσκόλλησης και της μετανάστευσης. Η σηματοδότηση της ιντεγκρίνης ενεργοποιεί επίσης διάφορες ενδοκυτταρικές οδούς σηματοδότησης που ρυθμίζουν την κυτταρική ανάπτυξη, τη διαφοροποίηση και την απόπτωση.
4. Cadherins: Οι καντερίνες είναι ένας άλλος τύπος διαμεμβρανικής πρωτεΐνης που μεσολαβεί στην προσκόλληση κυττάρων-κυττάρων. Τα μηχανικά ερεθίσματα μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στη διαμόρφωση ή τη συσσώρευση καδερίνης, οι οποίες μπορούν να επηρεάσουν τις αλληλεπιδράσεις κυττάρου-κυττάρου και να ενεργοποιήσουν ενδοκυτταρικές οδούς σηματοδότησης. Οι καντερίνες είναι ιδιαίτερα σημαντικές για τη διατήρηση της ακεραιότητας των ιστών και τη ρύθμιση της κυτταρικής κίνησης κατά την ανάπτυξη και την επισκευή των ιστών.
5. Κυτταροσκελετική δυναμική: Οι μηχανικές δυνάμεις μπορούν να επηρεάσουν άμεσα την οργάνωση και τη δυναμική του κυτταροσκελετού, η οποία παίζει καθοριστικό ρόλο στην κυτταρική δομή, το σχήμα και την κίνηση. Οι μεταβολές στην κυτταροσκελετική τάση ή τον οργανισμό μπορούν να προκαλέσουν οδούς σηματοδότησης που ρυθμίζουν την κυτταρική ανάπτυξη, τη διαφοροποίηση και τη μετανάστευση.
6. Αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS): Τα μηχανικά ερεθίσματα μπορούν επίσης να οδηγήσουν στην παραγωγή αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) εντός του κυττάρου. Τα ROS είναι μόρια που περιέχουν οξυγόνο και έχουν μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια, καθιστώντας τα ιδιαίτερα αντιδραστικά. Μπορούν να λειτουργήσουν ως δεύτεροι αγγελιοφόροι στην κυτταρική σηματοδότηση και να ρυθμίσουν διάφορες οδούς σηματοδότησης που εμπλέκονται στην κυτταρική ανάπτυξη, τον πολλαπλασιασμό και την απόπτωση.
Αυτά είναι μόνο μερικά παραδείγματα των μηχανισμών με τους οποίους τα μηχανικά ερεθίσματα μπορούν να προκαλέσουν κυτταρική σηματοδότηση. Οι συγκεκριμένες οδούς σηματοδότησης εξαρτώνται από τον τύπο του μηχανικού ερεθίσματος, τον τύπο κυττάρου και το κυτταρικό πλαίσιο.
