弹性各向异性主导细胞诱导位移的衰减
生物物理
2019-05-14 v1
摘要
纤维状细胞外基质(ECM)独特的非线性力学特性促进了长距离的细胞间力学通讯,而这在线性弹性基底上是不可能的。以往的研究描述了两种分离效应对力传递范围的影响,包括ECM弹性非线性和纤维取向排列。然而,这些不同效应之间的关系尚不清楚,它们如何结合以决定力传递范围仍然难以捉摸。在此,我们结合离散纤维模拟与连续介质建模,研究纤维网络中收缩细胞所诱导位移的衰减。我们证明纤维非线性和纤维重取向均有助于细胞局部环境弹性模量的应变诱导各向异性。这种弹性各向异性是主导位移缓慢衰减的一个参数,它取决于所施加应变的大小,无论是作为细胞模型的外加张力还是内部收缩。此外,我们表明,考虑人为规定的弹性各向异性可决定收缩细胞所诱导的位移衰减。我们的发现将以往的单效应统一为一个力学理论,解释了纤维网络中的力传递。该工作为涉及由ECM介导的远端细胞协调作用的生物过程(如形态发生、伤口愈合、血管生成和癌症转移中发生的那样)提供了重要见解。它也可能为生物材料提供设计参数以控制细胞间的力传递,作为组织工程中引导形态发生的一种手段。
引用
@article{arxiv.1905.04345,
title = {Elastic Anisotropy Governs the Decay of Cell-induced Displacements},
author = {Shahar Goren and Yoni Koren and Xinpeng Xu and Ayelet Lesman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.04345},
year = {2019}
}
备注
11 pages+SI, 6 figures