细胞在胞状-基底轴方向的变形特征：三维连续介质弹壳模型

二维（2D）单层细胞组织的力学模型已将细胞 monolayer 的力学状态与细胞横截面积的平均周长联系起来，预测材料的柔软或刚性。然而，对于广为人知的体外 MDCK 肠上皮细胞系统，我们实验发现，力学刚性组织中的细胞显示出柔性状态 2D 模型中看到的长周长特征。我们认为，这一差异是由于第三维（胞状-基底）方向的力学效应，包括来自基底膜附近的肌动蛋白应力纤维所致。为定量理解细胞在三维空间中的变形，我们发展了将肠上皮细胞建模为具有适当边界条件的弹性圆柱壳的连续介质模型，这些边界条件反映了邻近细胞的被动约束以及肌动蛋白收缩力的主动应力。该形式化方法得到解析解，预测沿整个圆柱轴方向的细胞横截面。去卷积显微镜实验数据确认了在胞状-基底方向上细胞形状参数发生显著且系统性变化。除了提供关于亚细胞尺度变形的丰富信息外，本方法的結果改变了我们对主动组织如何平衡刚性和完整性要求的理解，表明它们对丧失刚性具有比先前推断更大的鲁棒性。