机械转导的数学模型

本文综述了机械双域模型，这是一种描述细胞外基质和细胞内细胞骨架如何通过整合素蛋白耦合的数学模型。基本假设是细胞内与细胞外位移之间的差异驱动机械转导。一个一维例子说明了该模型，随后将其推广到二维。在若干情况下方程被解析求解，阐明了位移如何分为两部分：单域位移在两个空间中相同，因此不贡献于机械转导，而双域位移引起机械转导。一个新的长度常数取决于细胞内和细胞外剪切模量以及整合素弹簧常数，并且双域效应常发生在组织边缘的几个长度常数范围内。求解模型方程的数值方法正在开发中。讨论了该模型的前驱工作与潜在应用。双域模型可能适用于心脏重构、血管调节、组织工程、干细胞分化、癌症生物学和发育。