综述:机械应力与机械敏感蛋白在皮肤肿瘤中的作用

【字体: 时间:2025年08月14日 来源:Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer 9.7

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  (推荐语)本综述系统阐述了张力应力、基质刚度等机械应力通过Piezo、TRP、整合素家族、YAP/TAZ等机械敏感蛋白调控瘢痕疙瘩、基底细胞癌、鳞状细胞癌和黑色素瘤进展的机制,为皮肤肿瘤的诊疗提供了生物力学视角的新思路。

  

机械应力与皮肤肿瘤的力学对话

张力应力与皮肤肿瘤

在组织层面,张力应力表现为组织抵抗外力变形时产生的相互作用力;在细胞层面,则体现为微环境中细胞增殖等行为引发的力学效应。研究表明,瘢痕疙瘩成纤维细胞在张力刺激下会激活TGF-β/Smad通路,促进胶原过度沉积。基底细胞癌中,周期性机械拉伸通过上调Hedgehog信号通路关键分子Gli1,加速肿瘤细胞增殖。黑色素瘤则通过张力诱导的YAP/TAZ核转位增强转移潜能。

基质刚度:肿瘤的力学脚手架

细胞外基质(ECM)硬化是实体瘤的典型特征。皮肤鳞状细胞癌中,胶原交联导致的基质刚度增加会激活整合素β1-FAK信号轴,促进上皮-间质转化(EMT)。瘢痕疙瘩中,硬化基质通过机械力-化学耦合作用,持续激活肌成纤维细胞的α-SMA表达,形成恶性循环。

机械敏感蛋白:力学信号的解码器

Piezo1在黑色素瘤中高表达,其通道激活后引发钙内流,通过Ca2+/NFATc1通路促进肿瘤侵袭。瞬时受体电位(TRP)家族成员TRPV4能感知基质刚度变化,在基底细胞癌中介导机械力诱导的Wnt/β-catenin信号激活。整合素αvβ3则通过力学-化学转导调控黑色素瘤的PD-L1免疫逃逸。

YAP/TAZ:机械信号的核心枢纽

Hippo通路效应分子YAP/TAZ在多种皮肤肿瘤中充当力学传感器。硬化基质通过抑制LATS1/2激酶活性,促使YAP/TAZ入核调控CTGF、CYR61等促纤维化基因表达。有趣的是,黑色素瘤中YAP/TAZ的激活呈现力学剂量依赖性——适度激活促进增殖,过度激活反而诱导细胞凋亡。

挑战与展望

当前研究面临机械力加载模型标准化不足、体内外力学环境差异等瓶颈。靶向Piezo1的GsMTx4肽、调控YAP/TAZ活性的维替泊芬等化合物展现出治疗潜力。未来需开发仿生3D培养系统,并探索力学干预与免疫治疗的协同效应。

结论

皮肤肿瘤的演进本质上是力学与生物学信号的动态博弈。从基质刚度重塑到机械敏感蛋白应答,这一系列事件构成了"力学-生物学"级联反应。深入解析该网络将为开发"力学生物学疗法"提供理论基石。

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