机械压缩通过糖萼（Glycocalyx）介导的黏附机制促进哺乳动物细胞非特异性黏附的分子机制研究

本研究通过原子力显微镜单细胞力谱技术（AFM-SCFS）揭示机械压缩如何调控哺乳动物细胞整合素（integrin）依赖与非依赖的黏附行为。发现高压缩力（10 nN）下，细胞通过糖萼直接介导强效非特异性黏附，并协同增强早期整合素介导的ECM黏附，为发育、疾病及生物医学应用中机械微环境影响细胞行为提供新见解。

　　

机械压缩触发细胞黏附的糖萼依赖机制

1. 压缩力梯度下的细胞黏附响应

研究团队采用原子力显微镜单细胞力谱技术（AFM-SCFS），定量分析了HeLa细胞和小鼠胚胎成纤维细胞在1-10 nN压缩力梯度下的黏附行为。当压缩力从低（1-2 nN）增至中（5 nN）再到高（10 nN）时，细胞对胶原蛋白I（collagen I）和纤维连接蛋白（fibronectin）的黏附力分别提升3倍和2倍，而接触面积仅增加≤1.1倍。值得注意的是，高压缩力下细胞对缺乏整合素结合位点的牛血清白蛋白（BSA）和FNIII7-10ΔRGD基质的非特异性黏附力骤增5倍，揭示压缩力触发的黏附模式转换。

2. 黏附强化速率的动态变化

压缩力不仅增强黏附强度，还显著加速黏附强化进程。HeLa细胞在中等压缩下对胶原I的黏附强化速率提升1.4倍，高压缩时进一步增至6.8倍；成纤维细胞对纤维连接蛋白的强化速率在高压缩时达3.1倍。非特异性黏附的强化速率变化更为显著：高压缩下HeLa细胞对BSA的强化速率激增6.3倍，成纤维细胞对FNIII7-10ΔRGD达3.3倍。这种与接触面积无关的动力学特征，暗示细胞存在主动调控机制。

3. 高压缩下的非特异性黏附主导现象

通过EDTA螯合二价离子阻断整合素功能后，高压缩力仍能诱导细胞产生相当于未处理组50%的ECM黏附力。全整合素敲除（pKO）成纤维细胞实验进一步证实，高压缩时非特异性黏附贡献率达80%。微接触印刷技术制备的胶原I/纤维连接蛋白图案实验显示，高压缩下细胞黏附力与图案尺寸无关，且整合素介导的黏附占比不足20%，证实机械压缩可诱导黏附机制的根本性转变。

4. 糖萼的双重调控作用

糖萼消化实验（效率75%-84%）揭示其核心功能：在HeLa细胞中，糖萼抑制低/中压缩下的整合素介导黏附，但促进高压缩时的非特异性黏附；而在成纤维细胞中，糖萼始终正向调控整合素黏附。这种细胞类型依赖性可能与癌细胞（如HeLa）糖萼更厚（含过量黏蛋白mucin）有关。值得注意的是，部分（≈25%）糖萼保留即可维持基础非特异性黏附，但高压缩下的强力黏附需要完整糖萼参与。

5. 机械敏感离子通道的协同作用

抑制剂GsMTx4处理显示，机械敏感离子通道特异性参与高压缩下的非特异性黏附：HeLa细胞对BSA的黏附力降至糖萼消化组水平以下，成纤维细胞对FNIII7-10ΔRGD的黏附抑制率达70%。该通路独立于整合素激活状态和接头蛋白（talin/kindlin）功能，表明细胞通过膜机械传感器直接感知压缩力并触发糖萼介导的黏附重构。

6. 生理意义与应用前景

该研究阐明机械微环境通过糖萼-整合素协同作用调控细胞行为的分子开关机制：低压缩时整合素主导ECM特异性黏附；中压缩时糖萼开始增强非特异性黏附；高压缩时糖萼介导的非特异性黏附成为主导。这一发现为肿瘤转移（受限空间迁移）、组织再生（机械微环境调控）和生物材料设计（界面黏附优化）提供了新靶点，特别是针对糖萼组分或机械敏感通道的干预策略可能成为新型治疗方向。

（注：全文严格基于原文实验数据，未添加非文献支持内容；专业术语均按原文格式标注；去除了文献引用标识及图表索引）