اثر جهت‌گیری فیبرهای ماتریس خارج سلولی تحت جریان سیال بر رگ‌زایی سلول‌های اندوتلیال با استفاده از مدل سلولی پاتس

نویسندگان

1 دکتری مهندسی پزشکی، گروه فناوری‌های پزشکی و مهندسی بافت، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان رشته‌ای، دانشکده‌ی مهندسی علوم زیستی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه فناوری‌های پزشکی و مهندسی بافت، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان رشته‌ای، دانشکده‌ی مهندسی علوم زیستی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

doi
10.22041/ijbme.2023.1998780.1835
چکیده

توپوگرافی ماتریس خارج سلولی نقش مهمی در بسیاری از رویدادهای بیولوژیکی از جمله بهبود بافت، مورفوژنز و رشد دارد. مشخص شده است که ساختار ماتریس و خواص مکانیکی آن از جمله عوامل تعیین کننده در تعیین سرنوشت سلول‌های ساکن آن می‌باشند. علاوه بر عوامل مستقیم مکانیکی، ماتریس‌ها هم‌چنین آزادسازی و جذب برخی مواد شیمیایی را تسهیل کرده و در برهم‌کنش‌های سلولی و سلول-ماتریس شرکت می‌کنند. ثابت شده است که کرنش‌های مکانیکی در ماتریس، مهاجرت و طویل شدن سلول‌های اندوتلیال را که منجر به رگ‌زایی می‌شود، هدایت می‌کند و اتفاق نظر وجود دارد که سفتی ماتریس، تراکم فیبر و جهت‌گیری فیبر می‌تواند رگ‌زایی را در جهت گرادیان سفتی افزایش دهد. در این مطالعه به طور خاص نقش توپوگرافی در هدایت خودسازماندهی سلول­های اندوتلیال ناشی از اثر مانع در مقابل جریان مایع و تسهیل جابه‌جایی سلولی در جهت‌های خاص بررسی شده است. بدین منظور مدل رگ‌زایی هدایت شده با جریان مایع که پیش‌تر توسط نویسندگان مقاله‌ی حاضر ارائه شده برای پاسخ‌های سلولی انتخاب شده است. مدل شبکه‌ی بولتزمن جریان سیال برای مطالعه‌ی اثر الیاف یک طرفه و جهت‌گیری‌های تصادفی الیاف اتخاذ و اصلاح شده است. برای مطالعه‌ی اثر جهت‌گیری فیبر، یک مدل پیشنهادی قبلی از تخلخل در شبکه‌ی بولتزمن برای مطابقت با این هدف اصلاح و بهبود داده شده است. این مدل می‌تواند اثرات جهت‌گیری فیبر در ماتریس بر مهاجرت اندوتلیال و وسکولوژنز را بازتولید کند. شبیه‌سازی‌ها پیوستگی بهتر لومن‌های تشکیل شده را زمانی که جریان محلی در جهت فیبر باشد نشان داده است. این نتایج می­تواند پیامدهای قابل مطالعه‌ای در درک نارسایی‌های سلول‌های اندوتلیال در برخی بیماری‌ها و هم‌چنین در رگ‌زایی و متاستاز تومور داشته باشد.