三维气泡顶点模型中弯曲上皮片的细胞膨出与挤出

细胞挤出是控制上皮组织细胞密度的关键机制。上皮组织的另一个基本要素是曲率，它是实现复杂形状（如肺或肠）所必需的。在这里，我们引入了一个三维气泡顶点模型来研究挤出与曲率之间的相互作用。我们发现了一种在拓扑缺陷处出现的通用细胞膨出不稳定性，其强度远强于标准顶点模型。通过分析三维成像数据中球形小鼠结肠类器官的细胞形状，我们推断五边形细胞具有增加的基底界面张力，表明拓扑缺陷处的细胞对不同的力条件做出反应。利用气泡顶点模型，我们证明了这种基底张力能够抵抗预测的不稳定性，并且相比腔压和自发曲率等组织尺度机制，能够实现更好的细胞形状控制。我们的理论表明，上皮曲率自然地导致膨出和类似挤出的细胞形状，因为缺陷处单个细胞的界面曲率强烈放大了弹性片中组织尺度拓扑缺陷引起的屈曲。我们的结果强调了三维组织结构中跨尺度力的复杂相互作用。