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皮肤生长与重塑是健康、疾病以及组织扩张（TE）等治疗过程的基础。真皮成纤维细胞中的机械转导通路已得到日益充分的表征，组织层面的生长也已从现象学角度加以描述，但细胞层面信号传导与组织层面生长之间的耦合机制仍知之甚少。我们通过广泛整理文献数据，构建了一个真皮成纤维细胞信号网络，由96个节点之间的151个反应组成。其输入包括机械牵张和8种配体（TGFbeta、PDGF、FGF、IL1、IL6、TNFalpha、AngII、ET1）；关注的输出涵盖细胞外基质（ECM）酶（proMMP1/2/9、MMP1/2/9）、ECM蛋白（CImRNA、I型胶原、纤连蛋白）以及成纤维细胞活性（alphaSMA、增殖）。该网络以基于逻辑的常微分方程（ODE）系统实现，能够再现校准数据集的82%，并与独立验证数据一致。敏感性分析揭示了信号传导的张力依赖性调控：在基线张力下，输出受许多增强因子（即对下游靶标具有正向影响的节点）和一个主导性抑制因子LATS1/2共同调控；而在高张力下，调控趋于集中，并出现了新的张力特异性调节因子，如整合素（ITGB1）。多条通路轴线汇聚于少数几个核心调节因子，从而产生显著的串扰，其中以TGFbeta与机械张力之间的串扰最为突出。最后，将胶原相关输出与组织层面生长模型相连接后，得到一个双向机械—生化耦合框架，能够重现实验中在猪TE模型中测得的张力诱导性皮肤生长。该框架建立了一个经过全面校准的、与组织层面生长耦合的真皮成纤维细胞信号网络，为TE的靶向干预提供了新的可能。
将成纤维细胞机械转导信号与组织生长耦合于皮肤扩张的多尺度模型中 | 的输出涵盖细胞外基质（ECM）酶（proMMP1/2/9、MMP1/2/9）、ECM 蛋白（CImRNA、I 型胶原、纤维连接蛋白）以及成纤维细胞活性（alphaSMA、增殖）。该网络以基于逻辑的常微分方程（ODE）系统实现，能够重现 82% 的校准数据集，并与独立验证数据一致。敏感性分析揭示了信号传导的张力依赖性调控：在基线张力下，输出受多个促进因子（即对下游靶标具有正向影响的节点）和一个主导性抑制因子 LATS1/2 所控制；而在高张力下，控制机制趋于集中，并出现了新的张力特异性调控因子，如整合素（ITGB1）。多条通路轴汇聚于少数中央调控因子，从而产生显著的串扰，其中尤以 TGFbeta 与机械张力之间最为明显。最后，将胶原输出与组织水平生长公式相连接后，得到一种双向机械－生化耦合机制，能够重现猪组织扩张模型中测得的张力诱导皮肤生长。该框架建立了一个经过全面校准并与组织水平生长耦合的真皮成纤维细胞信号网络，为靶向组织扩张干预提供了新的机会。
利益冲突声明
脚注
https://github.com/lnunezal/TE_R01
已声明资助信息
美国国家关节炎、肌肉骨骼与皮肤疾病研究所， https://ror.org/006zn3t30，R01AR074525
版权
持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议公开提供。
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发布于 2026 年 8 月 3 日。
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将成纤维细胞机械转导信号与组织生长耦合于皮肤扩张的多尺度模型中
Laura Nunez-Alvarez，Joanna K. Ledwon，Parul Rai，Kathryn Reisner，Tianhong Han，Luis Solorio，Arun K. Gosain，Adrian Buganza Tepole
bioRxiv 2026.07.31.742141； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.31.742141
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将成纤维细胞机械转导信号与组织生长耦合于皮肤扩张的多尺度模型中
Laura Nunez-Alvarez，Joanna K. Ledwon，Parul Rai，Kathryn Reisner，Tianhong Han，Luis Solorio，Arun K. Gosain，Adrian Buganza Tepole
bioRxiv 2026.07.31.742141； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.31.742141
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.31.742141v1?rss=1
🏷️ 成纤维细胞 机械转导 皮肤扩张 多尺度建模 信号网络 组织生长