身体为什么会越来越“硬”?纤维化研究正在关注细胞周围的机械环境

提到纤维化,我们通常想到的是胶原沉积、瘢痕形成,或者肝脏、肺、肾脏等器官逐渐变硬。

但现代纤维化研究正在揭示一个更深的机制:

细胞不仅接收激素、炎症因子和营养信号,它们也会感受到周围环境的软硬、压力、拉力和剪切力。

这就是机械转导(mechanotransduction)。

细胞可以通过 integrins、FAK、Piezo1 等机械感受与信号系统,把外部的物理变化传递到细胞内部,并进一步影响 Rho/ROCK、YAP/TAZ、TGF-β/Smad 等通路。这些通路又与成纤维细胞活化、肌成纤维细胞形成以及细胞外基质(ECM)沉积密切相关。

纤维化可能形成一个“越硬越容易继续硬”的循环

组织受到持续损伤后,修复过程会增加胶原和其他细胞外基质。

如果这种修复不能及时停止,ECM不断沉积和交联,组织逐渐变硬。

而越来越硬的细胞外环境,本身又可能成为新的机械信号。

在较硬的基质环境中,YAP/TAZ等机械敏感信号可以发生改变,并促进CTGF、胶原等促纤维化相关基因表达;TGF-β信号也会与这些机械通路发生交互。

于是可能出现:

损伤 → ECM增加 → 组织硬度增加 → 机械信号增强 → 成纤维细胞继续活化 → 更多ECM

所以,“硬”不仅可能是纤维化的结果,也可能参与推动纤维化继续发展。

那么,拉伸是不是可以抗纤维化?

这个问题没有这么简单。

不同组织、不同力量、不同持续时间以及不同疾病阶段,对机械刺激的反应可能完全不同。

有些实验提示,特定条件下的组织拉伸可能影响炎症、TGF-β和组织重塑;但另外一些研究则发现,过度或持续的机械拉伸可以激活YAP/TAZ、Rho/ROCK、TGF-β等促纤维化信号。

因此目前不能简单得出:

“多拉筋就可以防止器官纤维化。”

真正值得关注的新认识是:

组织的机械环境,本身就是细胞生物学的一部分。

我们过去研究疾病,经常关注血糖、激素、炎症因子和各种分子。

现在还要加入一个维度:

细胞生活在什么样的物理环境里?

它周围是软还是硬?
受到什么样的张力?
细胞外基质发生了什么变化?

这些物理信息,同样可能改变细胞行为。

今天,脂肪肝纤维化检测也在讨论另一个变化

9月27日,《World Journal of Hepatology》发表文章,讨论MASLD(代谢功能障碍相关脂肪性肝病)纤维化预测中组合生物标志物策略的潜力。

这篇文章属于 Letter to the Editor,而不是新的大型临床试验,因此证据性质需要区分。但它所讨论的问题值得关注:面对复杂、连续发展的肝纤维化,仅依赖单一炎症或血液指标存在局限,把不同类型的指标组合起来建立风险模型,可能提供更多信息。

这也体现了今天纤维化研究正在同时向两个方向深入:

一边是在寻找怎样更早、更准确地发现纤维化;

另一边是在理解究竟是什么让细胞持续维持促纤维化状态。

而机械生物学正在让我们重新认识一个很基础的问题:

细胞并不是只生活在化学环境里。

它们也生活在一个有软硬、有压力、有张力的物理世界里。

有时候,身体的“硬”,真的可能深入到了细胞信号层面。

—— Science & Education: BI 身体智慧(Body Intelligence)

AI-assisted Research & Illustration: BI × GPT

Professional Review: 林存默(Thomas Lin)

Professional Community: ACPN — The Association of Certified Professional Nutritionists 加拿大注册执业营养师公会

Published by: VoiceToday|今日之声