?
Mathematical Modeling of the Effect of Cell Mobility and Active Intercellular Interactions on the Sorting of the Cells of Two Types in the Cultures of Biological Tissues
Движение клеток лежит в основе многих биологических явлений. Важную роль в управлении
клеточными движениями играют активные напряжения, которые развиваются в биологиче-
ских тканях в результате механических взаимодействий клеток между собой. Изучение эво-
люции смесей клеток разных типов, образующих клеточные агрегаты, показало, что актив-
ные силовые межклеточные взаимодействия приводят к пространственному разделению кле-
ток разных типов – сортировке клеток. В рамках континуальной модели биологической
сплошной среды [24] (клетки разных типов рассматриваются как отдельные фазы), в данной
работе проведено исследование влияния параметров, которые характеризуют различные ме-
ханизмы развития активных межклеточных напряжений, а также адгезию и клеточную по-
движность на процесс сортировки двух типов клеток, образующих в начальный момент вре-
мени агрегат сферической формы. Показано, что достаточными условиями сортировки кле-
ток разных типов и формирования резкой границы между областями, которые они занимают,
является отсутствие стягивающих взаимодействий между клетками разных фаз при условии
асимметрии начальных распределений их концентрации или асимметрии параметров, харак-
теризующих развитие активных напряжений в разных фазах. Показано, что клетки той фазы,
в которой активные стягивающие межклеточные взаимодействия сильнее (при одинаковых
для разных клеточных фаз значениях остальных параметров и одинаковых начальных распре-
делениях концентраций фаз), стремятся занять центральную область сфероида. В то же время
клетки другой фазы, между которыми стягивающие взаимодействия слабее, вытесняются на
периферию. Увеличение параметра, характеризующего отталкивание клеток, приводит к вы-
теснению этой клеточной фазы на периферию. Помимо сил активного взаимодействия кле-
точные движения могут контролироваться как механическими пассивными свойствами сре-
ды, так и подвижностью клеток. Асимметрия межфазного распределения этих параметров
может приводить к тому, что клетки, обладающие большими стягивающими взаимодействи-
ями, будут вытесняться в периферическую область клеточного сфероида и окружать клетки,
между которыми эти взаимодействия слабее.