癌细胞变软和基质变硬是癌症转移过程中的重要力学特征

癌细胞变软

• 细胞骨架重排：癌细胞通过上皮-间充质转化（EMT）获得更强的迁移和侵袭能力。在这一过程中，细胞骨架的重排使得细胞变得更加柔软和可变形。这种柔软性有助于癌细胞通过狭窄的间隙和血管，迁移到远处的组织。
• 细胞黏附和迁移：癌细胞的柔软性还与其表面分子的表达变化有关。例如，癌细胞会表达更多的黏附分子，如整合素，这些分子帮助癌细胞与ECM和其他细胞相互作用，促进其迁移和侵袭。

基质变硬

• ECM重塑：肿瘤细胞通过分泌基质金属蛋白酶（MMPs）和赖氨酰氧化酶（LOX）等蛋白，重塑ECM。这些酶会增加ECM的刚度，使其变得更加坚硬。例如，LOX家族蛋白通过交联胶原纤维，增加ECM的 stiffness，为肿瘤细胞的迁移提供物理支持。
• 细胞外基质的组成变化：肿瘤微环境中的ECM组成也会发生变化，如胶原蛋白、纤维连接蛋白和纤连蛋白等的增加，这些成分的增加会进一步增加ECM的刚度。

机制和意义

• 力学信号传导：癌细胞通过机械感受器（如整合素、钙黏蛋白等）感受ECM的力学特性，并通过细胞内信号传导途径（如ERK、Rho-GTPase等）调节其行为。这些信号途径的激活有助于癌细胞的增殖、迁移和侵袭。
• 肿瘤微环境的力学调控：肿瘤微环境中的力学因素，如组织间液压力（IFP）、血管压力和细胞外基质的刚度，对肿瘤的生长和转移有重要影响。这些力学因素通过调控癌细胞的行为和微环境的组成，促进肿瘤的进展和转移。

临床应用

• 靶向治疗：通过靶向LOX家族蛋白和其他ECM重塑因子，可以降低ECM的刚度，减少癌细胞的侵袭和转移。例如，抑制LOX的活性可以减少胶原蛋白的交联，降低ECM的刚度，从而抑制肿瘤的生长和转移。
• 药物输送：通过改善肿瘤微环境的力学特性，如降低IFP和基质刚度，可以提高药物的渗透性和治疗效果。