Page 42 - 《应用声学》2021年第1期
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             2.2 其他细胞层响应                                       位置关系。但是，由于技术原因，目前对于声空化
                 当有小孔打开时，实时荧光显微成像可观察到                          与内皮细胞间隙变化的动力学之间的关系了解仍
             同时发生的自小孔流入的钙离子流。由于细胞内外                            不足   [26] 。除了以上提到可逆小孔的形成、钙离子内
             存在的巨大的自由钙离子浓度的差异 (细胞培养液                           流、细胞骨架的分解和打开细胞与细胞间的连接以
             的钙离子浓度为 0.9 mM，细胞内的钙离子浓度在                         外，细胞对声穿孔的响应也包括活性氧族 (Reactive
             100 nM以下)，在浓度梯度的驱使下，钙离子迅速的                        oxygen species, ROS)的释放   [26] 。2018年，Jia等  [41]
             从小孔进入细胞，在5 ∼ 10 s内达到浓度峰值，之后                       发现声孔作用下细胞中的 ROS 水平与声穿孔程度
             逐渐恢复到平衡态(大约100 s左右)             [23,38] 。随后，与     有关。Qin 等    [26]  近期的综述中对声空化引发的生
             发生声孔效应相邻的一些细胞会出现延迟的、峰值                            物效应进行了全面的回顾。
             更小的钙离子浓度的波动 (即细胞间的钙波)                   [23,38] 。
             钙离子是重要的第二信使，参与诸多细胞功能的调                            3 细胞外物质进入细胞的动态过程
             控，因此声孔效应所引发的钙波有可能参与较为长
                                                                   不可渗透细胞膜的小分子物质，如碘化丙啶
             期、更大范围的生物效应的调控。
                                                               (分子量 668 Da)，进入细胞的方式是通过在细胞膜
                 细胞骨架与细胞膜相连，是贯穿整个细胞的重
                                                               上打开的瞬态的小孔，在浓度梯度的驱动下流入细
             要细胞结构。细胞骨架为细胞提供机械强度和力学
                                                               胞内部    [7,38] 。进入细胞内的小分子物质往往呈连续
             支撑，在维持细胞形态、实现细胞形变和迁移和细
                                                               均匀分布，如图 5(a) 所示。小孔闭合后，其在细胞
             胞内物质运输等方面发挥着重要作用。Chen等                    [39] 、
             Fan 等  [31]  以及 Wang 等 [33]  都观察到声孔效应迅速           内分布的动态变化可以用二维无源扩散问题进行
             引发细胞骨架的分解，从声孔处发展到整个细胞，即                           拟合，在几分钟之内达到平衡状态                [23] 。通过小孔是
                                                               不可渗透细胞膜的小分子物质经声空化介导进入
             使细胞存活下来，细胞骨架在很长时间内 (60 min)
             未能恢复。                                             细胞的最主要的方式 (小分子物质的进入位置与微
                 当细胞受到空化作用刺激时，内吞作用被触发。                         泡的位置完全对应，且没有微泡处没有小分子物质
             一方面，如前文所述，内吞作用促进了膜的重新闭                            的进入)。而随着细胞外物质的分子量的增加 (如分
             合，另一方面空化刺激的内吞作用也被认为是一种                            子量为 4 kDa 和2 MDa 的右旋糖苷，直径分别约为
             主动传递途径，大分子物质可以被吸收进入细胞。                            1.23 nm 和 32.78 nm)，在经过超声和微泡作用后，
             但由于内吞作用的触发主要与声空化作用刺激相                             其进入细胞的总量逐渐减少，其在细胞内的分布越
             关的生物或/和物理信号有关，从而引起细胞本身                            来越不均匀，呈现出离散的斑点状，与微泡位置的对
             活跃的行为，因此很难得到内吞作用与微泡作用域                            应关系逐渐减弱        [20,32,42]  (图5(b))。
             之间的空间关系。                                              质粒DNA是环状DNA链，一般有多于1000个
                 内皮细胞间往往通过多种蛋白质大分子相互                           碱基对，分子量大于 1 MDa，直径大约在几百纳
             连接，而其中部分种类的蛋白质又往往与细胞内的                            米。与小分子物质相比，质粒 DNA 在空化作用下
             细胞骨架相连。空化作用可能会引起膜穿孔，进而                            进入细胞的方式更为多样，有效的进入时间更长。
             引起细胞骨架、内皮间连接 (包括紧密连接、黏附连                          Mehier-Humbert 等  [43]  观察到与脂质转染 (借助内
             接和间隙连接) 和黏着斑的变化，并且这一过程中                           吞作用) 相比，超声和微泡作用后，质粒 DNA 快速
             可能伴随着细胞的收缩。在这些生物效应的影响和                            地大量地出现在细胞质中 (因此作者推测是由小孔
             作用下，内皮间隙形成           [26] 。内皮间隙的形成往往              进入)，但是没有保护的质粒DNA也更快地被DNA
             可以改变血管的完整性，便于大分子物质输送到血                            酶降解。Liu 等     [44]  观察到了约 30% 的质粒 DNA 在
             管外组织中。除此之外，像声空化作用下细胞膜小                            超声和微泡作用后 30 min 以离散的斑点状出现在
             孔的打开和封闭一样，内皮细胞之间的连接也存在                            细胞 (包括细胞核) 中。Rong 等          [25]  捕捉到在有靶
             恢复机制。这一机制也为暂时打开血脑屏障(Blood                         向微泡附着的位置上，质粒 DNA 正在跨越细胞膜
             brain barrier, BBB)提供了可能     [40] 。内皮细胞间连         (图 5(c))，证明了小孔是质粒 DNA 进入细胞的一
             接的打开和恢复的程度和动力学既取决于超声联                             种可行途径；同时还观察到细胞内有多处的质粒
             合微泡作用的模式和强度也包括微泡与细胞相对                             DNA 与微泡的位置无关，且在较低声压，无声孔效
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