The Breakdown of Cell Membranes by Electrical and Mechanical Stress

We attempted to determine whether mechanical tension and electrical stress couple to cause membrane breakdown in cells. Usando adesivos ligados a células de células HEK293, estimamos a tensão produzida mecanicamente a partir da pressão aplicada e geometria do adesivo. Pulsos de tensão de amplitude crescente foram aplicados até que observamos um aumento súbito na condutância e capacitância. Para pulsos de duração de 50 µs, a desagregação necessária é >0,5 V e dependia da tensão. Para pulsos com uma duração de 50-100 ms, a avaria exigiu 0,2-0,4 V e foi independente da tensão. Aparentemente, dois processos fisicamente diferentes podem levar à ruptura da membrana. Podemos explicar a resposta aos impulsos de alta voltagem, se a avaria ocorreu na camada lipídica. A energia eletromecânica crítica por unidade de área para decomposição por impulsos curtos foi de ∼4 dyne / cm, de acordo com os resultados anteriores sobre os bilayers. Nossos dados sugerem que, pelo menos em um patch, o bicamador pode conter uma fração significativa (∼40%) da tensão média. Para ser compatível com as grandes mudanças de área não-letais de manchas, o copo parece ser puxado para a ponta da pipeta, talvez por forças hidrofóbicas molhando proteínas membranares ligadas ao vidro. Embora as tensões de decomposição dos longos impulsos estivessem de acordo com os trabalhos anteriores sobre as algas, o(s) mecanismo (s) para esta decomposição permanece (m) incerto (s).

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