Water permeation drives tumor cell migration in confined microenvironments.
Water permeation drives tumor cell migration in confined microenvironments.
复制标题
水渗透驱动肿瘤细胞在受限微环境中迁移
DOI：
10.1016/j.cell.2014.02.052
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发表时间：
2014-04-24
期刊：
影响因子：
64.5
通讯作者：
Konstantopoulos K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stroka KM;Jiang H;Chen SH;Tong Z;Wirtz D;Sun SX;Konstantopoulos K
细胞迁移是多种（病理）生理现象的关键过程。有趣的是，即使在二维平面迁移的典型标志（如肌动蛋白聚合和肌球蛋白II介导的收缩性）被抑制时，细胞通过物理受限空间的迁移也可以持续。在这里，我们提出了一个综合的实验和理论方法（“渗透引擎模型”），并证明，定向水渗透是一个主要的机制，细胞迁移在密闭的微环境。使用微流控和成像技术沿着与数学建模，我们表明，肿瘤细胞被限制在一个狭窄的通道中建立极化分布的Na+/H+泵和水通道蛋白的细胞膜，这将创建一个净流入的水和离子在细胞的前缘和净流出的水和离子在后缘，导致净细胞位移。总的来说，这项研究提出了一种替代机制，细胞迁移的限制，这取决于通过水渗透的细胞体积调节。
Cell migration is a critical process for diverse (patho) physiological phenomena. Intriguingly, cell migration through physically confined spaces can persist even when typical hallmarks of 2D planar migration, such as actin polymerization and myosin II-mediated contractility, are inhibited. Here, we present an integrated experimental and theoretical approach (“Osmotic Engine Model”) and demonstrate that directed water permeation is a major mechanism of cell migration in confined microenvironments. Using microfluidic and imaging techniques along with mathematical modeling, we show that tumor cells confined in a narrow channel establish a polarized distribution of Na+/H+ pumps and aquaporins in the cell membrane, which creates a net inflow of water and ions at the cell leading edge and a net outflow of water and ions at the trailing edge, leading to net cell displacement. Collectively, this study presents an alternate mechanism of cell migration in confinement that depends on cell-volume regulation via water permeation.
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