校園生活：研究表明傷口如何在波浪中愈合
如今家長們都非常關(guān)心科學(xué)教育問題，不管是國內(nèi)的科學(xué)教育還是國外的科學(xué)教育都成為了眾多家長關(guān)心的問題，那么既然現(xiàn)在大家都非常關(guān)心科學(xué)教育問題，那么小編今天就為大家推薦一些與科學(xué)教育相關(guān)的文章來分享給大家吧，有興趣的話可以認(rèn)真閱讀下列的內(nèi)容哦。
我們體內(nèi)的許多細(xì)胞正在移動，并且似乎以某種方式“知道”要去的地方。但是，他們?nèi)绾蔚弥康牡氐奈恢媚?這個問題是理解現(xiàn)象的關(guān)鍵，例如我們體內(nèi)細(xì)胞的更新，癌細(xì)胞的遷移，尤其是傷口的愈合方式。奧地利科學(xué)技術(shù)研究院(IST Austria)的愛德華·漢內(nèi)佐(Edouard Hannezo)和他的小組與平島剛(Tsuyoshi Hirashima)及其京都大學(xué)的學(xué)生合作，提出了一種新的信息傳遞模型，其中細(xì)胞以自組織方式利用長距離行波閉合傷口 這項研究最近發(fā)表在《自然物理學(xué)》雜志上。
研究人員建立了一個數(shù)學(xué)模型來描述與皮膚層相似的基底上一層細(xì)胞內(nèi)的相互作用。這些細(xì)胞包含化學(xué)信號分子(蛋白質(zhì))，使它們能夠感知周圍的其他細(xì)胞，從而感知它們是被推還是拉，并控制自身的運動?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞運動，環(huán)境的感知以及細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)活化狀態(tài)的復(fù)雜相互作用共同產(chǎn)生了耦合的機(jī)械和化學(xué)行進(jìn)波，并在其中編碼了方向信息。
反饋回路
機(jī)械波表現(xiàn)為細(xì)胞的密集區(qū)域和稀疏區(qū)域在空間和時間上交替變化。化學(xué)波表現(xiàn)為蛋白質(zhì)活性，并由細(xì)胞運動和機(jī)械反饋觸發(fā)。細(xì)胞的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而驅(qū)動細(xì)胞形狀變化和運動，從而通過細(xì)胞力學(xué)閉合反饋回路。在此耦合系統(tǒng)中，由于反饋和放大，這些機(jī)械和化學(xué)波會自發(fā)出現(xiàn)。
在正常的未受傷細(xì)胞層中，這些波沒有優(yōu)選的方向傳播，但是當(dāng)在一側(cè)引入人工傷口時，波會重新定向以完全遠(yuǎn)離傷口傳播。因此，研究人員假設(shè)，電波可能是一種交流工具，可以使細(xì)胞遠(yuǎn)離傷口，從而不能直接“看到”傷口，從而感覺到該走哪條路。
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密度波使細(xì)胞的鄰居沿著波傳播的方向推拉。由于施加在單元格上的科普瑞力在每個波浪的波峰和波谷之間相等且相反，因此結(jié)果是單元格只是來回移動了很小的距離而沒有任何凈運動。實際上，細(xì)胞無法知道電波的方向，因此無法獲得有關(guān)傷口位置的信息。
這是第二次蛋白質(zhì)活性波進(jìn)入的地方。由于蛋白質(zhì)激活的延遲，它在密度波之后稍稍撞擊細(xì)胞。而且由于蛋白質(zhì)的活性控制著細(xì)胞移動的速度，因此兩波之間的延遲使細(xì)胞在沿傷口方向拉動時可以快速移動，而在被推開時則可以緩慢移動。這樣，細(xì)胞可以破壞對稱性并開始朝著傷口朝優(yōu)選方向移動。
失衡實驗
京都大學(xué)的研究人員在體外實驗中，在基底上放置真實細(xì)胞的過程中觀察到了傷口愈合的這種失衡行為。他們使用一種新穎的顯微鏡技術(shù)，使他們能夠測量每個細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)活性：對該蛋白質(zhì)進(jìn)行了修飾，使其在激活時會亮起，從而揭示了遍及整個細(xì)胞層的蛋白質(zhì)激活波。研究人員能夠定量地預(yù)測波型，然后他們也可以通過實驗觀察到。更令人驚訝的是，他們還發(fā)現(xiàn)，兩個波之間的延遲接近理論上預(yù)測的最佳值，該延遲允許細(xì)胞從波中提取最大信息。
自組織的這種機(jī)制對于允許在細(xì)胞層內(nèi)的較大距離上進(jìn)行健壯和自發(fā)的方向通訊而言，是卓著的。它顯示了一種協(xié)調(diào)的行為可以在我們的身體中出現(xiàn)的方法，可以幫助他們康復(fù)和成長。
