细胞伪足断裂的力学行为和微观机制分析

目的细胞迁移过程中伪足的力学行为除了前伸和回缩之外,还存在断裂并导致细胞片段脱落。本研究旨在阐明细胞伪足断裂过程中发生的细胞骨架与质膜之间界面破坏的力学机制。方法使用共聚焦显微镜动态成像技术,捕捉伪足断裂过程中肌动纤维与细胞膜的变形行为,并基于细胞分子生物学方法,研究伪足断裂过程中界面破坏的力学机制。基于分子动力学模拟和有限元方法分析和模拟了伪足断裂过程。结果分析表明,界面破坏的临界载荷与界面裂纹长度之间存在指数关系。临界载荷随着界面强度的增加而增加。纤维截面尺寸对临界载荷的影响与界面裂纹长度有关,在较短和较长尺寸的裂纹下表现出不同的影响。有限元分析表明,细胞膜约束了肌动纤维拉伸过程中的扭转运动。结论本研究揭示了细胞伪足断裂的力学过程和肌动蛋白纤维与细胞膜界面破坏的力学机制,为探究细胞外囊泡释放等与伪足断裂相关的细胞行为机制提供定量的理论支持。