高级糖基化终产物：交联特性如何影响胶原纤维行为
摘要：糖基化终产物是组织物质性能受损的主要原因。在人体组织的主要构建组分胶原纤维中，糖基化终产物表现为纤维交联。当糖基化终产物在胶原纤维中积累时，通常是由于糖尿病和衰老引起的，胶原纤维的机械性能会发生改变。然而，由于可用的实验数据稀缺，目前对不同类型糖基化终产物的机械性能及其在胶原纤维中的数量的认识有限。因此，纳米尺度交联性质、其在胶原纤维中的密度和胶原纤维机械性能之间的精确关系仍不清楚。在我们的研究中，我们使用粗粒度分子动力学模拟，并对胶原纤维进行破坏性拉伸实验，评估不同交联密度及其机械性能对胶原纤维变形和断裂行为的影响。我们观察到，当糖基化终产物的密度或负载能力增加时，胶原纤维在高应变水平下变得更加僵硬。我们证明了这种变硬是通过拉伸而不是分子间滑动吸收能量的机制引起的。因此，在交联的胶原纤维中，吸收的能量被储存而不是通过摩擦耗散，导致纤维断裂时呈现脆性。此外，通过调节多个糖基化终产物的纳米尺度参数，我们表明负载能力是除了纤维中的密度之外，不同类型糖基化终产物对胶原纤维机械行为影响的唯一因素。我们的结果表明，了解糖基化终产物的性质对于理解组织行为异常的起源至关重要。
作者：Julia Kamml, Claire Acevedo, David Kammer
论文ID：2308.05514
分类：Tissues and Organs
分类简称：q-bio.TO
提交时间：2023-08-11