线上百家乐:建立了一种改进的细胞顶点模型

大学工程科学学院现代力学学系蒋宏远课组在生物力学领域取得了重要进展——建立了上皮组织断裂破坏的理论模型。

揭示上皮细胞单层膜脆性-延展性转变机制的研究结果最近发表在上。

人体许多器官和组织被上皮组织覆盖，上皮组织起着指导胚胎发育、防止细菌和病毒感染、抵抗机械力的作用。在心跳、呼吸、血流、肠蠕动等各种生理病理过程中，上皮组织受到各种内外机械力的作用，导致严重变形。

例如，在姿势改变或运动时，人体皮肤的典型张力约为25%;周期性的血压变化可使血管壁在周向伸展，造成高达15%的张力;心脏跳动时二尖瓣的最大应变率为30%，应变率为400%/s。

虽然上皮组织可以通过细胞分裂、重组和凋亡等过程来消除压力，线上百家乐，以确保上皮组织的稳态，但当细胞间黏附受损或过度拉伸时，上皮组织仍可能发生破坏和破裂。例如，机械通气，一种常用的治疗急性呼吸窘迫综合征的方法，常因肺泡过伸而引起急性肺损伤，一些简单生物体(如丝虫虫)的自我运动可导致上皮组织破坏。虽然上皮组织的力学特性是其功能的重要组成部分，但目前还缺乏能够描述上皮组织破裂的理论模型。

针对上述问题，蒋宏远课题组通过引入一种新的拓扑过渡，建立了一种改进的细胞顶点模型，并对上皮细胞单层膜的力学性质和破裂机制进行了研究。研究团队发现了由单细胞力学特性和细胞间粘附特性决定的脆性-延性转变现象，揭示了外部负载可以激活延性细胞单层中的细胞重排列行为，通过一个简化的四细胞模型，进一步证明了这种脆性-延性转变是由细胞重排和细胞脱粘之间的竞争引起的。这项工作为研究活组织中的骨折失败提供了一个理论框架，并可能对许多其他生物学过程，如伤口愈合和组织形态发生具有重要意义。