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增生性瘢痕 (HS) 形成是一種皮膚纖維增生性疾病，發生在皮膚損傷之后，導致嚴重的功能和審美障礙。迄今為止，已經建立了許多用于抑制 HS 形成的治療方法，但其效果不是很令人滿意。盡管許多嘗試主要集中在傳統的細胞因子介導的 HS 發展機制上，但最近的研究已經證明了生物力學線索在瘢痕形成中發揮了關鍵作用。皮膚成纖維細胞，HS 形成的末端效應器，已被確定為是皮膚中一些關鍵的機械敏感細胞。發生在高機械應變部位的皮膚創傷更容易誘發 HS 的形成，這主要是由于拉伸導致成纖維細胞向肌成纖維細胞分化，其特征是α

細胞牽張力與壓力裝置主要提供牽張力與壓力的復合作用，更接近與現實環境下的狀態。

我們的身體的細胞會受到一系列機械力的影響，包括壓縮、剪切和拉伸，它們必須抵抗這些力才能保持組織的完整性和功能。例如，皮膚通過膨脹來響應拉伸力。多年來，醫生們一直在利用這種特殊的反應，在皮膚中植入拉伸裝置，使組織擴張，以便進行整形手術或修復出生缺陷。但是，機械張力是如何在活的生物體中產生額外組織的，目前還不清楚。來自科隆大學 的Matthias Rübsam 和Carien M. Niessen在《自然》雜志上發表了《Stretch exercises for stem cells expand

骨關節炎（OA）是一種常見的慢性關節疾病。研究學者推薦 OA 患者進行運動作為非藥物治療手段。運動提供的機械力是軟骨穩態的關鍵因素，包括軟骨細胞表型、炎癥反應和合成代謝-分解代謝平衡。盡管運動療法得到了解剖學特征的支持，但關于運動計劃的推薦持續時間和強度，以及它們對 OA 提供保護的潛在機制一直存在爭議。細胞焦亡是一種促炎性的程序性細胞死亡過程，被認為與 OA 軟骨中存在空腔隙和細胞減少有關。一些研究已闡明了靶向焦亡以抑制或逆轉 OA 的治療意義。因此，有理由推測類似的細胞焦亡抑制可應用于 OA

線粒體對于心肌細胞的能量產生至關重要，其功能障礙與心力衰竭的發展密切相關。線粒體代謝功能與裂變和融合調控的線粒體動力學有關。在哺乳動物細胞中，線粒體裂變需要動力蛋白相關蛋白1（Drp1）。Drp1 是一種由其受體募集到線粒體外膜的 GTP 酶，并參與線粒體膜斷裂。在新生大鼠心室肌細胞（NRVMs）中，Drp1 的缺失會累積損傷的線粒體，減少細胞內 ATP，并導致細胞凋亡。心肌組織特異性 Drp1 敲除小鼠的心力衰竭表型也證明了 Drp1 在維持正常心臟功能中的作用。Drp1 對線粒體裂變功能的調

骨搬運技術是目前修復肢體骨缺損的主要方法之一。在骨修復的過程中，牽張應力刺激細胞的增殖與分化，從而實現骨與軟組織的同步再生。目前如何修復大骨缺損的一個重要研究方向是如何在體內促進干細胞的成骨分化。其中，間充質干細胞（MSCs）是具有成骨、成軟骨、成脂肪和成肌分化功能的細胞，在再生醫學中具有巨大的潛力。整合素是一類重要的細胞表面受體，由 α亞基和 β亞基以非共價鍵結合形成的跨膜異二聚體糖蛋白。整合素通過募集多種細胞內蛋白并將細胞內微絲細胞骨架與細胞外基質（ECM）連接起來形成黏著斑復合物，從而將機

呼吸機所致肺損傷（VILI）是臨床上機械通氣（MV）最嚴重的并發癥之一。VILI 可以放大全身炎癥反應，可能導致多器官衰竭甚至死亡，使急性呼吸窘迫能綜合征（ARDS）患者死亡率升高。鐵死亡是依賴鐵離子及活性氧誘導脂質過氧化導致的調節性細胞壞死。過量的 ROS 積累是導致鐵死亡的關鍵因素。具有高潮氣量（HTV）的 MV 可以促進 ROS 的產生，從而有助于大鼠的 VILI 。目前的研究已在鐵死亡和 VILI 之間建立了直接聯系，表明阻斷肺上皮細胞中的鐵死亡可顯著減少小鼠 MV 相關的肺損傷。然而，

動脈粥樣硬化是一種進行性血管疾病，其特征是脂質或纖維元素聚集，導致形成易損和破裂的斑塊。研究表明，血管內壁單層內皮細胞（EC）功能障礙是動脈粥樣硬化的主要原因。內皮在調節血管功能方面起關鍵作用，包括血流、血管張力、選擇性屏障、止血和激素運輸。具體來說，它與血管系統中生物力學的機械轉導密切相關。血管壁剪切應力和周向拉伸是血流施加的兩種生物力學力。同時，ECs 還具有血管壁細胞外基質（ECM）特征，例如剛度、拓撲結構和空間排列。內皮通過不同的轉導通路感知不同的機械線索，這些轉導通路涉及多種被認為具有

眼壓升高（IOP）是青光眼的主要危險因素，其是由于房水（AH）通過小梁網（TM）/施萊姆管（SC）流出通道組織的引流障礙，導致眼壓穩態中斷。流出通道中的細胞持續受到機械力的影響，如拉伸應力和剪切應力，分別是由 IOP 和 AH 流量的每日波動引起。研究表明，TM 和 SC 細胞能夠通過各種生理反應感知和響應這些機械應力，這被認為是維持 IOP 穩態所必需的內在適應機制。自噬的激活是一種適應性反應，初級纖毛（PC）是拉伸和剪切應力誘導的 TM 和 SC 細胞中自噬的關鍵機械傳感器。初級纖毛作為細胞

由于血流的脈動性，包括流體剪切力、壓力和循環拉伸在內的幾種血流動力學力在體內作用在內皮層。內皮細胞感知這些機械刺激，并通過機械轉導機制調整其形態和功能，以維持內皮穩態和屏障完整性。循環拉伸拉伸影響幾個關鍵的內皮細胞功能。生理拉伸（5-15%）維持血管穩態，而超生理水平（>20%）啟動生化途徑，可能導致疾病進展。內皮細胞形成單細胞層，排列在血管和淋巴管的內表面。它們在血液或淋巴與周圍組織之間形成屏障，控制分子的雙向運輸。內皮細胞對機械刺激的反應及其機械特性會隨著細胞衰老（cell senescen

主動脈壁暴露在不斷變化的環境中。在壓力增加的情況下，如血流動力學壓力，主動脈壁感應機械信號發生重塑，并增加其厚度以保持主動脈強度和承受壓力。這種適應性反應由多種細胞類型協調，特別是主動脈平滑肌細胞（SMCs），它們接收機械信號并激活信號傳導和基因表達以增加主動脈壁強度。各種遺傳缺陷和環境風險因素可能會損害這種適應性反應，導致主動脈衰竭、主動脈瘤和急性主動脈夾層（AAD）發展，并最終導致破裂。然而，這種適應性反應的分子和細胞過程及其調控尚不清楚。鑒于此，美國貝勒醫學院心臟外科及肯塔基大學列克星敦分

傷口愈合的重要階段包括傷口收縮（由成纖維細胞分化為肌成纖維細胞引發）和上皮化（源于角質形成細胞的遷移與增殖），成纖維細胞和角質形成細胞相互作用、協調愈合過程。若過程失敗會出現病理現象，如皮膚瘢痕攣縮常發生于受拉伸力的傷口區域，但牽張力致瘢痕攣縮的機制尚不明。瞬時受體電位通道（TRPC）被認為是可能的機械細胞轉導途徑，此前發現 TRPC3 在人類增生性疤痕組織中上調，拉伸力可誘導其在培養的成纖維細胞中表達，且 TRPC 參與活化T 細胞鈣調磷酸酶 / 核因子（NFAT）通路激活，內皮素–1（ET-

動脈心血管系統由管腔內皮層組成，該內皮層通過響應和傳遞機械、旁分泌和內分泌刺激循環巨噬細胞和底層的平滑肌細胞（SMCs），對血管健康至關重要。因此，維持內皮健康對于血管功能系統至關重要。然而，促炎刺激會促進內皮功能障礙，通過協調巨噬細胞跨內皮遷移到血管壁，從而引發動脈粥樣硬化。在遷移過程中，巨噬細胞從M1表型極化到M2表型，最終形成促炎泡沫細胞，與內皮源性炎癥介質協同作用，促進SMC增殖。最終，這些事件引起血管床損傷和動脈粥樣硬化病變形成。 這些發現表明，除了全身刺激，局部血流動力學在內皮細胞（

增生性瘢痕（HS）是皮膚損傷后引發的纖維增生性疾病，嚴重影響患者的功能與外觀，目前的治療手段效果欠佳，亟需探索新療法。雖然傳統研究聚焦于細胞因子機制，但近年來生物力學信號在瘢痕形成中的作用逐漸受到關注，機械牽張能促使成纖維細胞向肌成纖維細胞分化，加劇細胞外基質（ECM）沉積，不過細胞機械感知的具體分子機制尚不明確。Piezo1 通道作為一種新型機械激活陽離子通道（MAC），據報道能夠調節力介導的細胞生物學行為。然而，Piezo1 在 HS 形成中的機械轉導作用尚未被研究。基于此， 上海交通大學醫

Cav1（小窩蛋白-1）是胞膜窖（caveolae）的標志性蛋白質，可作為力學傳感器響應來自細胞微環境的各種力學刺激。在蘇州大學附屬第一醫院骨科、中國骨科再生醫學學組的一項聯合研究中，探索了Cav1在AF退變過程中整合素β1和NF-κB信號通路的機械調控中的作用。

在衰老過程或衰老相關疾病中，細胞或細胞骨架的力學性能會發生深刻變化，但細胞核力學性質和相關調控機制的潛在變化仍然知之甚少。細胞將機械應力從細胞外基質（ECM）正確傳遞到細胞核的能力對于保護細胞核和基因組免受異常機械應力的損傷至關重要。研究結果表明，升高的Sun2表達在介導早衰細胞中機械應力誘導的核損傷中有很大關系，抑制Sun2表達可有效減少機械應力誘導的核損傷，這可能是治療早衰衰老或衰老相關疾病的新型治療策略。

研究建立了椎間盤退變器官培養模型，目的是研究MS后程序性細胞死亡，ECM變性和線粒體ROS產生的發生。通過測量細胞反應來評估MS、線粒體ROS、程序性細胞死亡和ECM變性的相關性，以幫助闡明DDD的分子病理生理學。

正畸力會在周圍牙周膜和牙槽骨中產生張力和壓力。牙周膜中的細胞（如成纖維細胞、成骨細胞）和免疫細胞（如巨噬細胞）暴露于這些力下，并參與正畸力誘導的骨重塑。巨噬細胞中炎癥因子表達的抑制作用，這可能導致無菌炎癥的程度降低，從而減少正畸牙齒的移動。瘦素可以在控制和壓力條件下以不同的方式影響巨噬細胞的表達譜，既可以在沒有機械應力的情況下促進促炎作用，也可以在機械應力后促進抗炎表型。

局灶性粘附（FAs）是復雜的多蛋白結構，通過將細胞骨架連接到細胞外基質（ECM）來介導細胞粘附，并通過翻譯肌動蛋白應激纖維上的外力來促進細胞遷移。根據其數量、大小和組成，結合肌球蛋白-II的收縮力，FAs 作為機械傳感器將機械力從細胞骨架傳遞和傳導到ECM。細胞將來自周圍環境的機械線索轉化為細胞內生化信號的能力在機械活性組織（如心肌）中至關重要，其中協調的肌肉收縮取決于適當的機械性能和電耦合。

研究不同機械負荷幅度對ECM形成和重塑的相關性對于了解滑囊對機械應力條件的適應非常重要。本文通過研究肩峰下滑囊來源的細胞是否以及如何通過適應基質形成和重塑來響應機械應變，從而提高對其作為減少摩擦組織的生理作用的理解。