• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Статья

Continuum modeling of mechano-dependent reactions in tissues composed of mechanically active cells

BioSystems. 2018. Vol. 173. P. 225-234.
Stein A., Logvenkov S. A., Volodyaev I.

Механические силы и взаимодействия участвуют в онтогенезе на всех масштабных уровнях: внутриклеточном, клеточном и надклеточном, последний включает тканевой уровень. Эта, в настоящее время почти тривиальная концепция, столкнулась на своем пути со многими трудностями, и работы Л.В. Белоусов сыграли решающую роль в ее создании. Континуальный подход, представленный в этом исследовании, позволяет учесть на тканевом уровне как относительное движение клеток, так и силы, которые контролируют это движение. Описаны характеристики, позволяющие учесть общие активные свойства клеточной среды и возможные механизмы, представленные этими характеристиками, представлен краткий обзор наших результатов, полученных на сегодняшний день. В тензоре скорости деформации выделяются две отдельных составляющих, одна из которых связана с деформацией отдельных клеток и другая, связанная с перегруппировкой клеток. Также вводится отдельная фаза, соответствующая активным субклеточным элементам, связанным с развитием активных напряжений, контролирующими перегруппировку клеток. В рамках этого общего подхода рассматриваются две конкретные модели. Первая позволяет установить общие механизмы, учет которых позволил нам удовлетворительно описать экспериментальные результаты Л.В. Белоусов и соавторов, касающиеся механо-зависимых реакций эксплантатов эмбрионального эпителия. В предположении, что развитие активных напряжений реагирует на отклонение формы клеток от изотропной, и что компонента скорости деформации, связанной с перегруппировкой клеток, зависит от активных напряжений, развиваемых псевдоподиями, получено соответствующее экспериментально наблюдаемым данным описание эволюции формы клеток и напряжений в среде в растянутых эксплантатах, а также последующая деформация эксплантатов после снятия внешней нагрузки. Вторая модель рассматривает самоорганизацию в конгломерате слабосвязанных клеток при наличии жидкой фазы. В этом случае активные напряжения считаются нелокально зависящими от плотности клеток, а скорость деформации, связанной с перегруппировкой клеток, от активных и пассивных напряжений. Модель описывает различные структуры, подобные тем, которые наблюдаются в эмбриогенезе, развивающиеся в результате потери устойчивости пространственно-однородного состояния. В частности, внутри конгломерата может быть сформирована полость, одним из условий формирования которой является определенный уровень давления в межклеточной жидкости.