综述：机械力驱动的细胞竞争确保形态发生素梯度的稳健形成

这篇综述深入探讨了机械力介导的细胞竞争如何通过E-cadherin/Piezo/ANXA1/Foxo3/Smad/ROS/Bcl2 通路校正Wnt/β-catenin和Shh形态发生素梯度噪声，揭示了力学-化学信号转换在胚胎发育、器官形成及肿瘤抑制中的关键作用。

　　

引言

组织发育和再生过程中，形态发生素（morphogen）梯度通过长距离化学信号指导细胞命运，而动态形态发生运动产生的机械力可能干扰这一过程。近期研究发现，Wnt/β-catenin和Sonic hedgehog（Shh）梯度通过机械力驱动的细胞竞争实现自我校正，确保组织模式的稳健性。

细胞竞争驱动的形态发生素梯度校正

2.1 Cadherin介导的Wnt梯度噪声修正

在斑马鱼胚胎中，Wnt/β-catenin活性梯度沿前后轴（AP轴）形成，并通过膜E-cadherin水平梯度转化为力学梯度（mechano-gradient）。异常高或低Wnt活性的细胞因E-cadherin失衡触发Foxo3-Smad-ROS-Bcl₂
通路凋亡，该过程依赖邻细胞对机械应力（如膜拉伸或弯曲）的感知。

2.2 Shh梯度在器官发生中的校正

类似地，Shh信号负调控N-cadherin水平，形成背腹轴（DV轴）梯度。脊髓和肌肉发育中，Shh活性异常的细胞通过N-cadherin失衡被清除，证实了Cadherin-Foxo3-Smad轴在多种形态发生素系统中的保守性。

机械力驱动噪声校正的核心机制

3.1 形态发生素梯度转化为力学梯度

Wnt/β-catenin通过β-catenin膜定位增强E-cadherin-肌动球蛋白网络收缩力，形成沿AP轴的张力梯度。激光消融实验证实，该力学梯度是细胞竞争的空间框架。

3.2 局部机械应力激活Piezo通道

异常Wnt活性细胞通过改变邻细胞膜张力激活Piezo机械敏感通道，引发Ca²⁺
内流并上调ANXA1表达。分泌的ANXA1特异性诱导异常细胞凋亡，形成“力学-化学”反馈环。

3.3 ANXA1的清除作用

钙依赖性膜结合蛋白ANXA1作为关键效应分子，通过激活Smad通路促进ROS积累和Bcl₂
降解，实现异常细胞的精准清除。

展望与潜在应用

4.1 从胚胎发育到肿瘤抑制

该机制在果蝇BMP梯度校正和小鼠肠道肿瘤抑制中均存在类似路径，提示其进化保守性。E-cadherin、ANXA1等分子作为抑癌基因的关联性，为癌症治疗提供新靶点。

4.2 未解之谜

Piezo激活的时空特异性、ANXA1家族（如ANXA2）在其他竞争类型中的作用，以及力学梯度是否参与代谢调控，仍是未来研究重点。

4.3 形态发生素与力的双向对话

近期研究揭示，Nodal和Wnt11等形态发生素可直接调控组织流变特性，而机械力亦可反向激活β-catenin。这种力学-化学信号的互作网络，或成为发育生物学的新范式。

（注：全文严格基于原文实验结论，未添加非文献支持内容）