细胞与许多器官的曲面相互作用,并且在较低尺度上与细胞外基质的圆形特征相互作用,这内在地将几何形状和生物功能联系在一起。
细胞外基质的曲率通过定义跨多个尺度的物理边界条件来影响重要的细胞过程。
多细胞组织是活性材料,组织中的弯曲图案是由内在力与外在约束产生的应力场产生的。
通过不同长度尺度的曲率来调节细胞形状和张力,可激活特定的机械转导途径,协同决定下游细胞功能。
适应弯曲环境所需的细胞力量平衡的变化可能产生严重后果,促进各种人类疾病的出现。
曲线图案出现时的力量平衡:多细胞组织的形态变化依赖于细胞内外力的平衡,这些力量可以是细胞自身产生的,也可以是外部施加的,或者是两者的结合。
作用于组织尺度的力。
组织曲率产生的机制:组织曲率的产生涉及多种机制,包括细胞的顶端收缩、组织的屈曲以及细胞流场的组织,这些机制共同作用形成组织的三维结构。
组织曲率产生的机制和顶点模型。
曲率诱导对细胞力的影响:组织曲率的变化会诱导细胞内部力量的重新分布,细胞需要调整其内部力量以适应外部环境的变化。
定量评估组织力平衡的模型系统:上皮组织作为单细胞层,提供了一个理想的模型系统,用于定量评估细胞如何整合亚细胞力量以产生与细胞形状相关的大规模力量,这对于理解组织的力学特性至关重要。
面内曲率:细胞能够感知并响应二维表面上的曲率变化,这些变化影响细胞内骨架的排列和细胞极性的建立,进而影响细胞行为。
细胞和组织尺度的平面内曲率。
非平面曲率:细胞对从纳米到微米尺度的曲率变化敏感,这些变化影响细胞的形态、迁移和分化,揭示了细胞如何感知和响应其三维微环境。
多尺度平面外曲率。
弯曲基质上的细胞趋化和迁移:细胞在弯曲基质上的迁移行为受到曲率的调控,影响细胞的移动方向和速度,这对于组织修复和肿瘤侵袭等过程至关重要。
核曲线传感和转录调控:细胞核能够感知基质曲率的变化,并通过改变核形态和功能来调节基因表达,这对于细胞命运决定和疾病发展具有重要影响。
凹凸基底上的核曲线传感。
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