Fluid mechanics of mosaic ciliated tissues
Fluid mechanics of mosaic ciliated tissues
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镶嵌纤毛组织的流体力学
DOI：
10.1101/2021.03.31.437829
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Boselli F
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Boselli F
在两栖动物皮肤和人类呼吸道等多种组织中，推动液体的纤毛聚集在稀疏分布的多纤毛细胞（MCC）中。我们研究了这种“马赛克”结构中的流体运输，重点是可能导致其进化选择的权衡。青蛙非洲爪蟾胚胎中 MCC 的实时成像显示，纤毛束表现为活跃的涡流，产生由施加到流体的局部力精确表示的流场。一个将束与环境流自洽耦合的粗粒度模型表明，MCC 之间的流体动力学相互作用限制了它们的工作速率，因此它们在有限但低面积覆盖范围内最好地剪切组织，这一结果反映了其他稀疏分布（例如细胞受体和叶片气孔）的发现。
In tissues as diverse as amphibian skin and the human airway, the cilia that propel fluid are grouped in sparsely distributed multiciliated cells (MCCs). We investigate fluid transport in this “mosaic” architecture, with emphasis on the trade-offs that may have been responsible for its evolutionary selection. Live imaging of MCCs in embryos of the frogXenopus laevisshows that cilia bundles behave as active vortices that produce a flow field accurately represented by a local force applied to the fluid. A coarse-grained model that self-consistently couples bundles to the ambient flow reveals that hydrodynamic interactions between MCCs limit their rate of work so that they best shear the tissue at a finite but low area coverage, a result that mirrors findings for other sparse distributions such as cell receptors and leaf stomata.
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