8.3 F-actin增强VSMCs收缩形态并增加细胞弹性模量
细胞自身机械力学特性（生物物理特性）与细胞骨架动态重排密切相关，影响着细胞形态、黏附、迁移、分化等功能行为。其中，F-actin可以产生与细胞形态变化和细胞弹性模量有关的力。VSMCs表型转化过程中，其细胞形态和细胞骨架系统会发生改变。一般而言，合成型VSMCs细胞呈扁平状，肌丝含量少，F-actin呈短小的束状；而收缩型VSMCs细胞形态呈纺锥形或长梭形，肌丝丰富，F-actin纵向平行排列，形成整齐的应力纤维。
最新研究发现肌动蛋白细胞骨架结构调节细胞死亡和肿瘤发生等，成为一种非常有吸引力的治疗靶点。对于ATO而言，富含半胱氨酸和巯基基团的蛋白质是其主要的作用对象。其中，细胞骨架因由很多具有高含量巯基的蛋白质组成而成为ATO在细胞内的靶点，例如细胞骨架重构参与了ATO诱导p53缺失的中国仓鼠卵巢细胞系（CHO AA8）的细胞凋亡过程。但ATO与VSMCs细胞骨架重构及表型调节有何种联系，尚未见文献报道。选择合成型大鼠平滑肌细胞系A7r5为研究对象，将细胞经过ATO处理后，研究F-actin细胞骨架聚集、细胞大小和弹性模量变化等。结果显示，ATO（2和4 μmol/L）在诱导VSMCs由合成型向收缩型转化过程中，其细胞形态逐渐向梭形改变，细胞骨架纹理更为清晰，F-actin形成密集而整齐的应力纤维束，细胞弹性模量增强。但6 μmol/L ATO处理组其细胞皱缩，肌动蛋白丝荧光强度和杨氏模量均有降低。由上，可以认为ATO促进骨架肌动蛋白聚集和收缩表型蛋白表达的同时，增加了VSMCs的弹性模量（图8-4）。(https://www.daowen.com)
图8-4 ATO体外诱导VSMC肌动蛋白细胞骨架组织和力学特性的变化。（a）细胞骨架F-actin免疫荧光染色，标尺长度为50 μm。（b）细胞大小统计图。（c）Y27632（ROCK抑制剂）处理4 h后的细胞骨架F-actin免疫荧光染色，标尺长度为200 μm。（d）和（e）分别是对图c的荧光强度及细胞大小的统计图。（f）和（g）为原子力显微镜测定VSMCs的弹性模量统计图。其中，A0、A2、A4和A6代表ATO的浓度分别为 0、2、4和6 μmol/L。p 值＜0.05（*）、＜0.000 1（****）。［引自：Zhao Y, et al. A novel mechanism of inhibiting instent restenosis with arsenic trioxide drug-eluting stent: enhancing contractile phenotype of vascular smooth muscle cells via YAP pathway［J］. Bioact Mater. 2021, 6（2）: 375-385.］
Figure 8-4 ATO induces actin cytoskeleton organization and mechanical changes in VSMCs in vitro.（a）Immunostaining for cytoskeleton F-actin of A7r5 with or without ATO treating for 1 d, scar bar=50 μm.（b）The statistical analysis of cell area.（c）Immunostaining for F-actin of A7r5 with or without Y27632 treating for 4 h, then treating ATO for 1 d, scar bar=200 μm. The statistical analysis of fluorescence intensity（d）and cell area（e）.（f）Young's modulus determined by atomic force microscope for A7r5 treating ATO for 1 d.（g）Young's modulus determined by atomic force microscope for A7r5 with Y27632 treating for 4 h, then treating ATO for 1 d. A0, A2, A4 and A6 represent 0, 2, 4 and 6 μmol/L of ATO respectively; “ns” means no significance, p values＜0.05（*）and＜0.000 1（****）.［Adapted from: Zhao Y, et al. A novel mechanism of inhibiting in-stent restenosis with arsenic trioxide drug-eluting stent: enhancing contractile phenotype of vascular smooth muscle cells via YAP pathway［J］. Bioact Mater, 2021, 6（2）: 375-385.］