肌动蛋白环在伤口/间隙闭合中的行为和作用机制

目的肌动蛋白环是由肌动蛋白丝形成的一种环状结构,它可以在组织内产生张力来调节各种生理和病理过程,例如伤口/间隙闭合、细胞凋亡、跨内皮迁移和细胞分裂等。实验表明,在闭合过程中伤口形状可以演变成圆形、椭圆形或狭缝形。然而,决定伤口形状演变的机械策略的潜在机制尚不清楚。本研究通过理论和实验方法分析肌动蛋白环在由多种活性细胞力驱动的伤口/间隙闭合中的作用。方法本研究构建了一种新的基于复变量方法的力学模型来分析应力场和细胞极化场,并通过计算分析得到了一个三维的相图,用于说明在不同伤口形状的细胞层的主动力、自由能和伤口演化之间的关系。结果肌动蛋白环与其他机械力一起可以在组织中产生拉力场,引导细胞垂直于伤口边界极化和排列,进而调节伤口模式。肌动蛋白环的收缩力调控伤口形状,随着收缩力增大,伤口形状从圆形演化成狭长的椭圆。结论本研究揭示了生物体通过组织修复和发育中的内部活性细胞力主动控制复杂过程的关键机制。

三维曲面上细胞群体的极化和排列

目的细胞外微环境中的生化、力学和基底拓扑形状等因素对细胞骨架形态、黏附斑分布、迁移、分化、凋亡等细胞行为具有显著影响。曲率作为三维细胞外环境的重要拓扑参数受到越来越多的关注,但曲率影响细胞行为的潜在机制尚不明确。方法将细胞接种在半圆柱形和半球形表面上,并通过分析细胞骨架和细胞核对细胞的排列和极化进行统计。结果随着圆柱体/球体直径的减小(即曲率的增加),细胞将趋于沿轴向/周向方向排列,其极化的长细比增大。