Poroelastic osmoregulation of living cell volume.
Poroelastic osmoregulation of living cell volume.
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DOI：
10.1016/j.isci.2021.103482
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发表时间：
2021-12-17
期刊：
影响因子：
5.8
通讯作者：
Moeendarbary E
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Esteki MH;Malandrino A;Alemrajabi AA;Sheridan GK;Charras G;Moeendarbary E
细胞通过精细的细胞内渗透压调节来维持其体积。渗透挑战驱使流体进入或离开细胞，分别引起肿胀或收缩。细胞体积的动态变化取决于细胞成分的流变学以及流体渗透通过膜和细胞质的速度。我们调查是否以及如何孔隙弹性可以描述体积动态响应渗透冲击。我们将细胞暴露于渗透扰动，并在膜附着的荧光纳米球上使用散焦落射荧光显微镜以高时空分辨率跟踪体积动态。我们发现，考虑几何和加压速率的多孔弹性模型捕获流体-细胞骨架相互作用，这是在短时间尺度上控制体积变化的速率限制因素。通过孔隙弹性将细胞对渗透压冲击的反应和细胞力学联系起来，可以预测健康、疾病或对新疗法的反应中的细胞状态。细胞高度变化可以通过散焦显微镜精细地捕获水渗透和细胞变形性调节细胞体积变化的动力学孔隙弹性描述细胞体积变化的动力学细胞对低渗或高渗冲击的响应由孔隙弹性建模细胞生理学;细胞生物学;生物力学
Cells maintain their volume through fine intracellular osmolarity regulation. Osmotic challenges drive fluid into or out of cells causing swelling or shrinkage, respectively. The dynamics of cell volume changes depending on the rheology of the cellular constituents and on how fast the fluid permeates through the membrane and cytoplasm. We investigated whether and how poroelasticity can describe volume dynamics in response to osmotic shocks. We exposed cells to osmotic perturbations and used defocusing epifluorescence microscopy on membrane-attached fluorescent nanospheres to track volume dynamics with high spatiotemporal resolution. We found that a poroelastic model that considers both geometrical and pressurization rates captures fluid-cytoskeleton interactions, which are rate-limiting factors in controlling volume changes at short timescales. Linking cellular responses to osmotic shocks and cell mechanics through poroelasticity can predict the cell state in health, disease, or in response to novel therapeutics. Cell height changes can be finely captured by defocusing microscopy Water permeation and cellular deformability regulate dynamics of cell volume changes Poroelasticity describes the dynamics of cell volume changes The response of cell to hypo or hyperosmotic shocks are modeled by poroelasticity Cellular physiology; Cell biology; Biomechanics
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DOI：
10.1016/j.jmbbm.2008.12.007
发表时间：
2009-10-01
影响因子：
3.9
作者：
Buckley, Conor T.;Thorpe, Stephen D.;Kelly, Daniel J.
通讯作者：
Kelly, Daniel J.
DOI：
10.1073/pnas.1705179114
发表时间：
2017-10-10
影响因子：
11.1
作者：
Guo, Ming;Pegoraro, Adrian F.;Weitz, David A.
通讯作者：
Weitz, David A.
影响因子：
2.3
作者：
COSGROVE, DJ
通讯作者：
COSGROVE, DJ
影响因子：
5.7
作者：
Castro APG;Yao J;Battisti T;Lacroix D
通讯作者：
Lacroix D
影响因子：
64.8
作者：
Charras, GT;Yarrow, JC;Mitchison, TJ
通讯作者：
Mitchison, TJ