环境几何形貌增强受限空间内细胞迁移研究

目的细胞迁移在大多数情况下依赖于细胞黏附的周期性形成与失效,但非平滑受限空间内的T细胞在失去与环境的黏附后仍可实现快速运动,本研究旨在阐明这一环境形貌增强细胞迁移现象的力学机理。方法将肌动蛋白流简化为弹性膜包被的牛顿流体,考虑细胞黏附、肌动蛋白流与环境形貌相互作用、微丝加聚与解聚等关键动态过程,通过理论模型结合验证性实验的方法,研究非平滑受限空间内的细胞迁移。结果(1)细胞内肌球蛋白产生的主动收缩力可双相性调节细胞迁移速度,并据此预测了肌球蛋白的双极性分布。(2)受限空间的非平滑形貌在与肌动蛋白流交互过程中,降低肌动蛋白流速,产生细胞黏附之外的附加迁移驱动力,从而增强细胞迁移,并减弱细胞对黏附和主动收缩力的双相性依赖。(3)存在环境形貌的最优尺寸,使得细胞迁移速度达到峰值,而这种趋势与形貌的几何轮廓无关。以上结论均得到了实验结果的验证。结论免疫细胞可利用肌动蛋白流与环境形貌的交互产生附加驱动力,减弱细胞对黏附和主动收缩力的双相性依赖,实现超快速运动,这一现象不依赖于特定环境形貌。