重要なメカニズムの1つは、細胞細胞癒着の形成です。これらは、セルを互いにリンクし、機械的な力に耐えるのに役立つ特殊な構造です。接着接合部、デスモソーム、ギャップジャンクションなど、細胞細胞の癒着にはいくつかの種類があります。接着接合部は、カドヘリンと呼ばれる膜貫通タンパク質によって形成され、隣接する細胞で互いに結合します。デスモソームは接着接合部よりも強く、膜貫通タンパク質でもあるデスモグレインとデスモコリンによって形成されます。ギャップジャンクションは、イオンと小分子が隣接する細胞間を通過できるようにする特殊なチャネルです。
細胞細胞の癒着に加えて、細胞には機械的ストレスに抵抗するのに役立つ細胞内構造もたくさんあります。これらには、細胞に構造的サポートを提供するタンパク質フィラメントのネットワークである細胞骨格と、細胞を囲むタンパク質と多糖類の複雑なネットワークである細胞外マトリックスが含まれます。細胞骨格は、アクチンフィラメント、微小管、および中間フィラメントの3種類のフィラメントで構成されています。アクチンフィラメントは最も豊富なタイプのフィラメントであり、細胞の形状と動きの原因です。微小管は、細胞に構造的なサポートを提供し、細胞分裂にも関与している、長くて中空のチューブです。中間フィラメントは最も多様なタイプのフィラメントであり、細胞の形状を維持し、機械的ストレスに抵抗するのに役立ちます。
細胞外マトリックスは、細胞を囲むタンパク質と多糖類の複雑なネットワークです。細胞に構造的なサポートを提供し、細胞の成長と分化を調節するのにも役立ちます。細胞外マトリックスは、コラーゲン、エラスチン、フィブロネクチンなど、いくつかの異なるタイプのタンパク質で構成されています。コラーゲンは細胞外マトリックスで最も豊富なタンパク質であり、引張強度を提供します。エラスチンは、細胞外マトリックスが伸びて反動できる柔軟なタンパク質です。フィブロネクチンは、細胞外マトリックスに細胞を結合するのに役立つ糖タンパク質です。
細胞細胞の癒着、細胞内構造、および細胞外マトリックスの組み合わせは、細胞が機械的ストレスに抵抗し、その構造の完全性と機能を維持するのに役立ちます。これらのメカニズムは、細胞の生存と組織や臓器の適切な機能に不可欠です。
上記のメカニズムに加えて、細胞には機械的ストレスに反応する他の多くの方法もあります。たとえば、細胞は、新しい細胞外マトリックスの産生を刺激する成長因子とサイトカインを生成することができます。また、遺伝子発現と細胞の挙動の変化につながるシグナル伝達経路を活性化することもできます。これらの応答は、細胞が機械環境に適応し、恒常性を維持するのに役立ちます。
組織や臓器の適切な機能には、機械的ストレスに抵抗する細胞の能力が不可欠です。細胞が機械的ストレスに抵抗するために使用するメカニズムを理解することにより、がんや心臓病などの疾患の発症に関する洞察を得ることができ、これらの疾患を治療するための新しい治療法を開発できます。
