АСМ-анализ неоднородности механических свойств поверхности фибробластов после радиационного воздействия

Механические свойства клеток, определяемые в основном свойствами и структурой цитоскелета, неоднородны на микро- и наномасштабах. Пространственное распределение таких механических параметров, как модуль упругости и сила адгезии, по поверхности фибробластов характеризует их механический фенотип. С по- мощью картирования механических свойств с использованием режима Force Volume атомно-силовой микроскопии и применения статистических методов анализа (моделирование распределений параметров двухкомпонентной Гауссовой смесью и кластеризация данных) установлены закономерности изменения пространственного распределения механических свойств поверхности фибробластов первичных культур, выделенных из легкого необлученных и облученных 14-месячных крыс Wistar и 3-недельного постлучевого периода. После облучения изменяется доля участков поверхности с повышенными упругими свойствами и сниженными адгезионными свойствами, соответствующих участкам плазмалеммы над структурами стрессовых волокон. Полученные данные свидетельствуют о том, что облучение как в низких (0,1 Гр), так и в высоких (1 и 15 Гр) дозах вызывает изменения механического фенотипа фибробластов в течение раннего отдаленного постлучевого периода. Эти характерные изменения в механике фибробластов могут представлять собой ранние биомаркеры радиационно-индуцированных осложнений, таких как радиационный фиброз.

1. Suzuki, M. Ionizing radiation induces premature senescence in human normal fibroblasts through a p53-dependent pathway / M. Suzuki, D. A. Boothman, J. M. Sedivy // Experimental Cell Research. – 2001. – Vol. 265, № 2. – P. 332–341. https://doi.org/10.1006/excr.2001.5184

2. Radiation-induced fibrosis: mechanisms and implications for therapy / J. F. Straub, L. New, C. D. Hamilton [et al.] // Journal of Cancer Research and Clinical Oncology. – 2015. – Vol. 141, № 11. – P. 1985–1994. https:// doi.org/10.1007/s00432-015-1974-6

3. Atomic force microscopy probing of cell elasticity / T. G. Kuznetsova, M. N. Starodubtseva, N. I. Yegorenkov [et al.] // Micron. – 2007. – Vol. 38, № 8. – P. 824–833. https://doi.org/10.1016/j.micron.2007.06.011

4. Deguchi, S. Biomechanical properties of actin stress fibers of non-motile cells / S. Deguchi, M. Sato // Biorheology. – 2009. – Vol. 46, № 2. – P. 93–105. https://doi.org/10.3233/BIR-2009-0528

5. Myofibroblasts and mechano-regulation of connective tissue remodelling / J. J. Tomasek, G. Gabbiani, B. Hinz [et al.] // Nature Reviews Molecular Cell Biology. – 2002. – Vol. 3, № 5. – P. 349–363. https://doi.org/10.1038/nrm809

6. Pellegrin, S. Actin stress fibres / S. Pellegrin, H. Mellor // Journal of Cell Science. – 2007. – Vol. 120, № 20. – P. 3491–3499. https://doi.org/10.1242/jcs.018473

7. Primary culture of lung fibroblasts from hyperoxia-exposed rats and a proliferative characteristics study / S. M. Zhao, H. M. Wu, M. L. Cao, D. Han // Cytotechnology. – 2018. – Vol. 70, № 2. – P. 751–760. https://doi.org/10.1007/s10616-017-0179-z

8. Hinz, B. Mechanisms of force generation and transmission by myofibroblasts / B. Hinz, G. Gabbiani // Current Opinion in Biotechnology. – 2003. – Vol. 14, № 5. – P. 538–546. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2003.08.006

9. Cytoskeleton Response to Ionizing Radiation: A Brief Review on Adhesion and Migration Effects / G. La Verde, V. Artiola, V. Panzetta [et al.] // Biomedicines. – 2021. – Vol. 9, № 9. – Art. ID 1102. https://doi.org/10.3390/biomedicines9091102