柔软细胞的坚硬外壳

　　

(生物通编译)细胞为什么会即柔软又坚固呢？或许我们可以从飞机和牙膏中发现答案。细胞坚固的柔韧性使得血液可以流动，伤口可以愈合，而且癌细胞可以扩散。

细胞由于存在“细胞骨架”才能保持完整，而细胞骨架是细胞内部的蛋白纤维网。哈佛公共健康学院的Ben Fabry和同事们通过在细胞骨架上加上微型磁珠，并应用波动磁场来研究在一定范围的压力下细胞骨架如何变形的¹。

他们吃惊地发现只要一个参数就可以描述他们的结果。该研究组进行了许多不同细胞的实验，包括人类血细胞，肺细胞和喉细胞，甚至小鼠细胞，发现这些细胞的行为方式都是一样的。甚至更令人吃惊的是来自两种完全相对的科学范畴的思想可以解释这种一致性。

建筑工程师们长期以来使用一种名为结构阻尼的数学概念来解释建筑物和飞机如何震动。该模型也适用于解释细胞骨架的行为。

最近这个数学概念也开始用来解释牙膏，油漆和肥皂沫这些粘状物质的行为。技术上称这类物质为“柔性玻璃状物质”或“SGM”。

就象牙膏除非被一定的压力挤出流到牙刷上，否则在管中维持固定形状一样，细胞骨架大部分时间就象固态一样结合在一起。但是在合适的条件下，它可以象液态一样轻松地变形，相应地进行收缩或分裂。

细胞，建筑物，飞机以及牙膏之间的类似性在多大程度上无法用数学概念来解释目前还不清楚。Fabry说：“SGM理论是普遍性的——它不能解释特定物质形成何结构。但是该理论的广泛，非特殊应用一定反应了这个系统的某些基础特征。”

伦敦国王学院的SGM理论学家Peter Sollich谨慎地提出：“确定这种与SGM模型之间的相关性在某种意义上来说还只是尝试性的。”他表示原因研究细胞骨架是如何对更大的压力做出反应的——可能恰恰是在这一点上可以发现该系统背离SGM理论的地方。

Fabry希望SGM模型可以简化药物对细胞骨架行为作用的定量和比较——甚至在药物如何作用的细节都尚不清楚情况下也如此。

Fabry得研究组正在研究哮喘如何影响人类呼吸道细胞的收缩，以及如何改变细胞骨架的柔韧性可能会有帮助。

参考：

1. Fabry, B.. et al. Scaling the microrheology of living cells. Physical Review Letters, 87, 148102-1 - 148102-4 , (2001).

——摘译自Nature ScienceUpdate