Mechanosensing and Mechanochemical Transduction in Extracellular Matrix pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Frederick H. Silver

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2006-07-27

价格:USD 109.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387256313

丛书系列:

图书标签:

• Mechanosensing
• Mechanochemistry
• Extracellular Matrix
• Cell Mechanics
• Biophysics
• Biomaterials
• Tissue Engineering
• Cell Biology
• Signal Transduction
• Molecular Biology

跨越生命尺度的力学：组织生物学与疾病的界面 本书聚焦于组织和器官在不同生理状态下所经历的、由外部机械刺激引发的复杂生物学响应。我们将深入探讨细胞如何感知和响应它们所处的机械环境，以及这些力学信号如何被精确地转导为生化信息，最终调控细胞命运、组织重塑乃至疾病的发生与发展。本书旨在为生物物理学、组织工程学、再生医学以及病理生理学领域的研究人员和学生提供一个全面而深入的参考框架，强调力学因素在生命系统调控中的核心地位。 第一部分：细胞力学环境的解析 本部分将构建理解细胞-基质相互作用的基础，着重于在活体和体外模型中量化和解析细胞所处的复杂力学场。 第一章：机械力的物理基础与生物学意义 本章首先回顾了生物力学领域的基本概念，包括应力（Stress）、应变（Strain）、杨氏模量（Young's Modulus）和剪切模量（Shear Modulus）。我们将详细阐述这些物理量在描述细胞外环境刚度（Stiffness）时的精确应用。接着，探讨不同生理组织（如软骨、血管壁、骨骼和脂肪组织）的固有力学特性，并对比它们在健康与病理状态下的差异。重点分析如何通过原子力显微镜（AFM）和弹光散射技术（ELS）等先进工具，在微米乃至纳米尺度上对活细胞和组织进行精确的力学表征。 第二章：细胞骨架：内部的力学支架与传感器 细胞骨架是细胞对外部力进行感知的核心执行机构。本章将深入剖析肌动蛋白丝（Actin Filaments）、微管（Microtubules）和中间纤维（Intermediate Filaments）的网络结构及其在维持细胞形态、产生内源性张力中的作用。我们将讨论肌球蛋白II（Myosin II）在生成收缩力中的分子机制，以及细胞骨架的动态重塑如何响应外部机械负荷的变化。此外，还会探讨骨架网络如何通过其拓扑结构和组分组成，对不同类型的机械刺激（拉伸、压缩、剪切）产生差异化的力学响应。 第三章：黏附复合体：细胞与基质的界面 细胞与细胞外基质（ECM）之间的黏附位点是机械力传递的桥梁。本章将全面考察整合素（Integrins）介导的黏着斑（Focal Adhesions, FAs）和类他膜（Hemidesmosomes）的分子构成和功能。我们将详细分析FAs的组装、成熟与解聚过程，并阐述如何通过FAs的尺寸、数量和内部应力梯度来调节细胞的黏着强度和信号传导效率。同时，还将讨论血小板等细胞的快速黏附机制及其在止血过程中的重要性。 第二部分：力学信号的转导与细胞命运决定 本部分将从分子层面剖析机械信号如何被捕获、整合并转化为精准的细胞核信号，调控基因表达和细胞功能。 第四章：机械信号的跨膜转导通路 本章集中于细胞膜上那些充当机械传感器的蛋白质。我们将详细分析机械敏感离子通道（Mechanosensitive Ion Channels），如Piezo蛋白家族，它们如何直接或间接响应膜的拉伸，引发钙离子内流，并启动下游信号级联。此外，还将探讨受体酪氨酸激酶（RTKs）和G蛋白偶联受体（GPCRs）如何通过结构变化感知机械力，从而激活MAPK、PI3K/Akt等关键信号通路。本章会通过对膜蛋白构象变化的详细描述，揭示信号输入的分子机制。 第五章：核力学与基因组组织 机械信号的最终目标之一是影响基因表达。本章探讨细胞核作为力学接收器的角色。我们将研究核纤层（Nuclear Lamina）蛋白（如Lamin A/C）如何影响核的刚度，以及核骨架如何将外部的细胞质张力传递至染色质。重点分析染色质（Chromatin）在力学作用下发生的重新排列——特别是拓扑相关域（TADs）的松弛或压缩，以及这些变化如何暴露或隐藏特定的增强子序列，从而实现对靶基因转录的快速调控。 第六章：细胞机械适应与细胞器重塑 细胞在持续的机械负荷下会发生适应性改变。本章讨论细胞器水平的力学适应，包括线粒体的形态和功能如何响应细胞的能耗需求和应力状态。特别是，我们将探讨内质网（ER）如何与其细胞骨架和脂质筏相互作用，以响应细胞的牵张力变化。此外，溶酶体（Lysosomes）作为细胞内力学敏感体，其膜张力对组织稳态和自噬过程的影响也将被深入讨论。 第三部分：组织重塑、生理适应与病理机制 本部分将这些分子机制置于更宏观的组织背景中，探讨力学在生理稳态维持和疾病进展中的双重作用。 第七章：组织稳态与生物力学记忆 本章探讨组织如何建立并维持其特定的力学“记忆”或“设定点”（Setpoint）。我们将分析成纤维细胞（Fibroblasts）在不同组织中（如皮肤、腱）如何通过调节自身产生的ECM蛋白的交联度和分泌物，来反作用于其微环境的刚度，形成一个动态的平衡回路。对于血管系统，我们将研究动脉壁的顺应性如何通过平滑肌细胞的张力调节，来适应血流剪切应力的变化，维持血压的稳定。 第八章：伤口愈合与纤维化：失调的力学反馈 伤口愈合是一个典型的、高度依赖力学信号调控的过程。本章剖析成纤维细胞向肌成纤维细胞（Myofibroblasts）转化的机制，特别是TGF-$eta$信号通路与机械张力如何协同作用，驱动收缩和过度ECM沉积。我们将详细论述在慢性伤口和器官纤维化（如肝脏纤维化、肺纤维化）中，持续升高的组织刚度如何形成一个正反馈回路，锁定病理状态，并探讨靶向力学信号通路在逆转纤维化过程中的治疗潜力。 第九章：力学在癌症生物学中的角色 癌组织微环境（TME）的显著特征是极高的硬度和异常的细胞外基质重塑。本章将聚焦于机械因素如何驱动肿瘤的侵袭性。我们将探讨硬度如何促进癌细胞的迁移和EMT（上皮间质转化），并分析肿瘤内成纤维细胞（CAFs）在产生和响应这些力学信号中的关键作用。此外，还将讨论肿瘤内外的流体剪切力如何影响癌细胞的凋亡抗性和耐药性，为癌症的力学靶向治疗提供新的思路。 第十章：组织工程与再生医学的力学设计原理 本书最后一部分展望了应用这些知识于临床前沿领域。我们将讨论如何设计具有精确力学特性的生物材料支架（Scaffolds），以指导干细胞的谱系分化（例如，诱导间充质干细胞向骨或软骨分化）。我们将分析“力学信号库”的概念，即通过梯度刚度或周期性形变来模拟生理环境，实现对组织再生的精确控制，并探讨体内生物反应器中应用流体动力学来优化组织构建的最新进展。 本书的最终目标是使读者深刻认识到，生命过程并非仅仅由化学反应驱动，而是深深根植于其所处的动态机械环境之中。

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