Mathematical Modeling of Dynamic Cellular Association Patterns in Seminiferous Tubules
Mathematical Modeling of Dynamic Cellular Association Patterns in Seminiferous Tubules
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生精小管动态细胞关联模式的数学建模
DOI：
10.1007/s11538-021-00863-x
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发表时间：
2021
影响因子：
3.5
通讯作者：
Miura Takashi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kawamura Mari;Sugihara Kei;Takigawa-Imamura Hisako;Ogawa Toshiyuki;Miura Takashi
在脊椎动物中，精子是在被称为生精小管的睾丸管状结构中产生的。精子发生的分化阶段表现出动态的时空波列模式。有两种类型的模式-垂直型，这是在小鼠中观察到的，和螺旋型，这是在人类中观察到的。这种模式差异的机制仍然知之甚少。在本研究中，我们使用了三种反应扩散模型再现在体内观察到的波列图案。我们假设小鼠的模式波长大于人类，并进行了数值模拟。我们发现复杂的螺旋和垂直模式的频率，这可以理解的模式选择使用边界条件。从这些理论结果，我们预测，少数垂直模式应该存在于人类曲细精管。然后，我们在人类肾小管的组织切片中发现了垂直模式，与理论预测一致。最后，我们发现，以前报道的人类模式的不规则性可以使用两个因素：一个更广泛的不稳定波数范围和不规则的几何形状的人相比，小鼠曲细精管。这些结果表明，数学建模是有用的了解在体内的曲细精管的模式动态。
In vertebrates, sperm is generated in testicular tube-like structures called seminiferous tubules. The differentiation stages of spermatogenesis exhibit a dynamic spatiotemporal wavetrain pattern. There are two types of pattern—the vertical type, which is observed in mice, and the helical type, which is observed in humans. The mechanisms of this pattern difference remain little understood. In the present study, we used a three-species reaction–diffusion model to reproduce the wavetrain pattern observed in vivo. We hypothesized that the wavelength of the pattern in mice was larger than that in humans and undertook numerical simulations. We found complex patterns of helical and vertical pattern frequency, which can be understood by pattern selection using boundary conditions. From these theoretical results, we predicted that a small number of vertical patterns should be present in human seminiferous tubules. We then found vertical patterns in histological sections of human tubules, consistent with the theoretical prediction. Finally, we showed that the previously reported irregularity of the human pattern could be reproduced using two factors: a wider unstable wavenumber range and the irregular geometry of human compared with mouse seminiferous tubules. These results show that mathematical modeling is useful for understanding the pattern dynamics of seminiferous tubules in vivo.
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影响因子：
3.6
作者：
HESS, RA;SCHAEFFER, DJ;KEEN, JE
通讯作者：
KEEN, JE
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DOI：
10.1095/biolreprod66.5.1422
发表时间：
2002
期刊：
Facts, Views & Vision in ObGyn
影响因子：
--
作者：
S. Ventelä;H. Ohta;M. Parvinen;Y. Nishimune
通讯作者：
Y. Nishimune
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48
作者：
Schindelin, Johannes;Arganda-Carreras, Ignacio;Frise, Erwin;Kaynig, Verena;Longair, Mark;Pietzsch, Tobias;Preibisch, Stephan;Rueden, Curtis;Saalfeld, Stephan;Schmid, Benjamin;Tinevez, Jean-Yves;White, Daniel James;Hartenstein, Volker;Eliceiri, Kevin;Tomancak, Pavel;Cardona, Albert
通讯作者：
Cardona, Albert
日本鹌鹑生精上皮周期阶段的空间排列。
DOI：
--
发表时间：
1990
期刊：
Journal of Reproduction and Fertility
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--
作者：
Minjie Lin;R. Jones
通讯作者：
R. Jones
DOI：
--
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
作者：
川岸裕幸;柏原俊英;冨田(沼賀)拓郎;中田勉;山田充彦;仲田浩規
通讯作者：
仲田浩規