Physical limits to biomechanical sensing in disordered fibre networks.
Physical limits to biomechanical sensing in disordered fibre networks.
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DOI：
10.1038/ncomms16096
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发表时间：
2017-07-18
影响因子：
16.6
通讯作者：
Wingreen NS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Beroz F;Jawerth LM;Münster S;Weitz DA;Broedersz CP;Wingreen NS
细胞主动探测周围环境的硬度并对其做出反应。由于结缔组织中的机械感觉细胞被无序的生物聚合物网络包围，因此它们的体内机械环境可能极其异质。在这里，我们通过将细胞建模为无序纤维网络内的理想化局部刚度传感器来研究这种异质性如何影响机械传感。对于我们研究的所有类型的网络，包括实验成像的胶原蛋白和纤维蛋白结构，我们发现在不同点应用的测量产生了惊人的广泛的局部刚度范围，跨越大约二十年。我们通过模拟和缩放论证验证了这种广泛的局部刚度是无序纤维网络的通用属性。最后，我们表明，为了获得全局组织刚度的最佳、可靠的估计，细胞必须调整其大小、形状和位置，以整合扩展空间区域上的多个刚度测量值。结缔组织中的细胞被生物聚合物的异质网络包围。在这里，作者通过模拟实验和建模生物聚合物网络对局部施加力的变形响应，研究了这种异质性如何影响细胞机械传感。
Cells actively probe and respond to the stiffness of their surroundings. Since mechanosensory cells in connective tissue are surrounded by a disordered network of biopolymers, their in vivo mechanical environment can be extremely heterogeneous. Here we investigate how this heterogeneity impacts mechanosensing by modelling the cell as an idealized local stiffness sensor inside a disordered fibre network. For all types of networks we study, including experimentally-imaged collagen and fibrin architectures, we find that measurements applied at different points yield a strikingly broad range of local stiffnesses, spanning roughly two decades. We verify via simulations and scaling arguments that this broad range of local stiffnesses is a generic property of disordered fibre networks. Finally, we show that to obtain optimal, reliable estimates of global tissue stiffness, a cell must adjust its size, shape, and position to integrate multiple stiffness measurements over extended regions of space. Cells in the connective tissue are surrounded by a heterogeneous network of biopolymers. Here, the authors investigate how such heterogeneity affects cellular mechanosensing by simulating the deformation response of experimental and modelled biopolymer networks to locally applied forces.
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影响因子：
3.3
作者：
JANMEY, PA;AMIS, EJ;FERRY, JD
通讯作者：
FERRY, JD
DOI：
10.1073/pnas.0408482102
发表时间：
2005-02-15
影响因子：
11.1
作者：
du Roure, O;Saez, A;Ladoux, B
通讯作者：
Ladoux, B
影响因子：
64.8
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
4.3
作者：
Cox TR;Erler JT
通讯作者：
Erler JT
细胞介导的纤维募集驱动工程原纤维微环境中的细胞外基质机械感应。
影响因子：
41.2
作者：
Baker BM;Trappmann B;Wang WY;Sakar MS;Kim IL;Shenoy VB;Burdick JA;Chen CS
通讯作者：
Chen CS