一项新的机械应力模型描述了在更硬的基质上生长的生物体如何会悖论性地恶化某些健康结果，同时增加寿命，这是南加州大学伦纳德戴维斯分校的一项研究发现。
“机械应力的研究很重要，因为许多组织会随着年龄的增长而变硬，而一些与年龄相关的疾病，如癌症，与组织硬度的增加有关，”该研究的资深作者、助理教授里约·桑布拉（Ryo Sanabria）说。“最好的临床例子是肿瘤通常是通过触摸到肿块或肿物来初步识别的，因为实体瘤的特点是比健康组织显著增硬。细胞在这些更硬的环境中生长会对生物体的健康和生理产生深远的影响。”
机械应力是指任何形式的物理应力，例如张力、扭转、弯曲、扭曲或暴露于更硬的环境中，该研究的共同第一作者玛丽亚·奥洛夫（Maria Oorloff）说。奥洛夫最近完成了她在南加州大学伦纳德戴维斯分校人类发展与老龄化专业理学学士学位的学习，她参与了南加州大学老年医学丰富医学、科学、技术、工程和数学（GEMSTEM）项目，以增强老龄化的多样性，她是与生物学老龄化博士生亚当·赫鲁比（Adam Hruby）共同担任第一作者。
“这个项目非常有成就感，也是一个机会，让我扩大了对基础科学实验室项目工作的了解。刚开始时我没有预期，但发现我们的许多发现对秀丽隐杆线虫（C. elegans）的移动和功能产生了重要影响，”奥洛夫说。“我希望这项研究有一天能帮助科学家们理解癌细胞的生长和生存，从而改善治疗药物。”
研究人员寻求了一种最简单的方法来对显微镜下观察的线虫模型生物秀丽隐杆线虫施加机械应力。他们在一个表面硬度是标准基质四倍的表面上培养动物，并将其生理状况与在标准生长条件下培养的动物进行比较。
在更硬的基质上生长的动物的几项健康指标较低，包括繁殖减少和肌肉功能下降。然而，在更硬环境中生长且承受更多机械应力的动物寿命更长。
这种意外的寿命延长可能是由于应激抗性的增加和几种细胞成分功能的改变，包括线粒体和肌动蛋白细胞骨架。肌动蛋白细胞骨架是由结合在一起的蛋白质网络组成的，决定了细胞的形状并使细胞运动和分裂成为可能。
“我最初认为终身暴露于基质硬度的增加会导致应激反应途径的过度激活，这会消耗动物的能量，导致寿命缩短，”赫鲁比说。“相反，我们发现寿命略有增加，这取决于肌动蛋白细胞骨架的变化，这与之前的研究一致，即机械应力可以导致肌动蛋白丝的改变。”
虽然在更硬的基质上生长不适用于人类作为抗衰老干预措施，但这项研究仍具有重要的临床潜力，桑布拉说。
“重要的是，我们在暴露于更硬基质的秀丽隐杆线虫中看到的许多变化——包括生存率增加、应激抗性增加以及线粒体和细胞骨架结构的变化——与癌细胞中发现的变化非常相似。因此，我们有可能将我们的机械应力模型用于药物筛选目的，”他说。“如果我们能找到逆转在机械应力下秀丽隐杆线虫表型的候选药物，这些药物也有可能抑制癌细胞的生长和生存。”
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