كلها مضغوطة: خلايا الثدييات الخاضعة لإجهاد لاصق وهيدروديناميكي بقلم البروفيسور جيرالد ج. فولر

تعرض الخلايا الثديية في كثير من الأحيان (وفي بعض الحالات باستمرار) لضغط ميكانيكي. تستعرض هذه المحاضرة مشكلتين من هذه المشاكل: الإحساس الميكانيكي للخلايا البطانية في بيئات التدفق والتلاصق الحيوي للرواسب البيولوجية على خلايا المثانة. الخلايا البطانية الوعائية هي "الريولوجيون" في الطبيعة وتغطي الجدران الداخلية لأوعيتنا الدموية، وهي حساسة لإجهاد القص السطحي. من المعروف أن هذه الإجهادات تؤثر على شكل وتوجيه الخلايا البطانية. هناك أدلة متزايدة على أن حركية التدفق المحلي أساسية للمشغلات التي تطلق تشكيل الصمامات. تُوصف تجارب تستخدم تدفقات نقطة توقف وتدفقات تضييق لإنشاء مناطق ذات تباينات مكانية مسيطر عليها جيداً في إجهادات القص على الجدار. تُستخدم تصويرات الخلايا الحيّة لكشف ديناميكيات الهجرة التي تخلق أنماطاً ملفتة للتوجه وتكثيف الخلايا. يُظهر أن استجابات التحويل الميكانيكي التي لوحظت، إلى جانب التعبير المرتفع لعامل النسخ Prox1، تتوافق جيداً مع ما يُرى أثناء تشكل الصمامات.

يلتصق البكتيريا بالخلايا المضيفة في كثير من الأحيان كخطوة أولى في مسار العدوى. على سبيل المثال، Escherichia coli المسببة للأمراض البولية، العامل الرئيسي المسبب لعدوى الجهاز البولي، تلتصق بخلايا الظهارة في المثانة المضيفة وتبدأ الغزو الخلوي. يؤدي ذلك إلى سلسلة مرضية لاحقة تتسم بالعدوى المتكررة. هناك اهتمام متزايد حالياً بتطوير مضادات ميكروبية جديدة تستهدف، بدلاً من بقاء البكتيريا وممارسة ضغط انتقائي عالٍ نحو طفرات مقاومة للأدوية، الآليات التي تعزّز العدوى مثل الارتباط بالخلايا المضيفة. تتطلب هذه الاستراتيجية العلاجية الجديدة فهماً مفصلاً للعوامل التي تساهم في التصاق البكتيريا. لمواجهة هذه المشكلة، طورنا جهاز قِيس رولوجي أحادي الطبقة للخلايا الحية لقياس التصاق بين طبقة أحادية من خلايا ظهارة المثانة وطبقة من البكتيريا. السلالة البكتيرية المستخدمة في هذه الدراسة هي UTI89، سلالة ممرِضة بولية من E. coli قادرة على التعبير عن مكوّنات خارج خلوية مختلفة مثل الأهداب من النوع الأول والكرلي والسليلوز. باستخدام هذا النهج، يمكننا مقارنة كمية تأثير هذه المكونات الخارجية المختلفة على التصاق البكتيريا بطبقة الخلايا بكمية. بالإضافة إلى ذلك، يمكننا استخدام هذه القياسات لتقييم فعالية جزيئات صغيرة مختلفة في منع الارتباط بالخلايا المضيفة.

بقلم البروفيسور جيرالد ج. فولر

الهندسة الكيميائية

جامعة ستانفورد

ستانفورد، كاليفورنيا