胚胎伤口愈合力学的计算与实验研究

胚胎中的伤口表现出快速无疤痕愈合的显著能力。先前的研究发现，伤口周围会形成一个肌动蛋白环（“荷包绳”），并在几十分钟内收缩以闭合伤口。在此，我们报告了实验揭示的一种更快的机制，该机制在最初的30秒内即可显著闭合超过50%的伤口。在早期鸡胚的胚盘中制造了圆形和椭圆形伤口（约100微米大小），并允许其愈合，同时表征伤口面积和形状随时间的变化。闭合速率表现出双相行为：快速收缩持续约一分钟，随后是更渐进的闭合阶段直至完全愈合。荧光染色表明，两个愈合阶段均由肌动蛋白收缩驱动：伤口周围相对较厚的组织环（几个细胞宽）内细胞边界处的纤维相对快速收缩，随后是沿边缘的薄层超细胞肌动蛋白环的较慢收缩，这与荷包绳机制一致。有限元建模表明，这一想法在生物物理上是合理的：厚环内相对各向同性的收缩让位于薄环中的切向收缩。此外，与实验结果一致，模拟的椭圆形伤口在愈合过程中长宽比变化很小，并且膜张力降低会导致这些伤口在愈合前短暂张开。这些结果为胚胎上皮的愈合机制提供了新的见解。