细胞通过形成粘着斑（FAs），肌动蛋白细胞骨架的重组和细胞收缩力的调节来响应细胞外基质（ECM）的机械性能。这些都是耗能的过程，但机械线索（矩阵刚度）与细胞（能量）代谢之间的潜在因果关系仍未得到充分探究。于此，荷兰奈梅亨大学Wilhelm T.S. Huck等人在硬质（20kPa）或软质（1kPa）基质上培养人间充质干细胞（hMSCs），探讨细胞扩散过程中的能量消耗是如何影响细胞对基质刚度的响应。

本文要点：

1）研究人员证明了细胞骨架重组和FA形成在硬基质上扩散会导致细胞内ATP水平下降，并与AMP激活的蛋白激酶（AMPK）的激活有关。ATP含量的增加进一步促进了细胞的扩散并增强了细胞的稳态张力，并与YAP / TAZ和Runx2的核定位相吻合。在软基质（1kPa）上，较低的ATP含量限制了这些细胞的机械反应。

2）此外，AMPK的遗传消融降低了刚性基质上的细胞ATP水平，并大大降低了对基质刚性的反应。

总之，这些发现揭示了能量消耗与细胞机械反应之间迄今尚未确定的关系，并指出AMPK是响应ECM机制的干细胞命运的关键介质。

参考文献：

Jing Xie, et al., Energy expenditure during cell spreading influences the cellular response to matrix stiffness. Biomaterials 2020.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120494