内部構造を考慮した細胞力学モデルの構築と細胞骨格のリモデリングの解明

考虑内部结构的细胞力学模型的构建和细胞骨架重塑的阐明

基本信息

批准号：
09J01007
负责人：
氏原嘉洋
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに構築した細胞力学モデルを用いて,本年度は,1.アクチンフィラメントの束構造の初期張力や初期配向角を様々に変化させた細胞の引張試験シミュレーション,2.接着基材に単軸伸展ひずみを負荷したときの細胞の変形シミュレーション,を行った.1.では,アクチンフィラメントの束構造の初期張力が大きくなるにしたがって,細胞全体のヤング率が増大することを示した.また,アクチンフィラメントの束構造が,細胞の引張方向に配向しているほど,細胞全体の初期スティフネスは増大することが分かった.以上により,弾性変形に伴う細胞骨格のリモデリングによって変化する細胞骨格の初期状態が,細胞全体の力学的特性に及ぼす影響を明らかにした.2.では,前年度までに構築した細胞力学モデルを基にして,細胞膜とアクチンフィラメントの束構造からなる接着細胞モデルを構築し,接着基材に単軸伸展ひずみを負荷したときの細胞の変形シミュレーションを行った.その結果,接着基材への伸展ひずみ負荷に伴って生じる細胞膜の第一主ひずみの大きさは,細胞の伸展方向に対する細胞の配向方向に依存することを明らかにした.このことから,基材に伸展を与えた際の細胞機能変化を調べるような実験においては,細胞の配向を考慮して解析を行う必要があることが示唆された.以上より,本研究で開発した細胞力学モデルは,細胞の変形と力学的特性および細胞内部構造との物理関係を介して,これまで行われてきた様々な細胞力学実験に対して統合的な解釈を与えるものであり,細胞のリモデリング現象の解明につながるものと考えられる.

利用去年构建的细胞力学模型，今年我们进行了1.肌动蛋白丝束结构的初始张力和初始取向角的各种变化的细胞拉伸测试模拟，2.我们进行了细胞变形时的模拟在步骤1中施加拉伸应变，随着肌动蛋白丝束结构的初始张力增加，整个细胞的杨氏模量增加。我们还发现，随着肌动蛋白丝的束结构沿着细胞张力的方向取向，整个细胞的初始刚度增加，我们阐明了由于重塑而改变的细胞骨架的初始状态对机械性能的影响。整个细胞的。我们构建了由细胞膜和肌动蛋白丝束结构组成的贴壁细胞模型，并模拟了向粘附基质施加单轴拉伸应变时的细胞变形，揭示了细胞膜中第一主应变的大小。发生的情况取决于细胞取向相对于细胞拉伸方向的方向。建议在研究功能变化的实验中，有必要考虑细胞取向进行分析。综上所述，本研究建立的细胞力学模型可用于分析细胞变形、力学性能和细胞取向。它通过与细胞内部结构的物理关系对迄今为止进行的各种细胞力学实验提供了综合解释，并被认为有助于阐明细胞重塑现象。