Гідродинамічне зв’язування слизу-війки активним результатом в л; самоорганізація; епітелій
У наших легенях мільярди війок вистилають стінки і організовано биються, щоб евакуювати слиз з бронхів з першого дня нашого життя. Цей механізм бере назву мукоциліарного транспорту. Разом із нашими співробітниками ми об’єднали свої навички в експериментальній фізиці, механіці рідин, біології розвитку та пульмонології, щоб розкрити їх секрети.
Тепер ми краще розуміємо унікальну здатність цих мільйонів вій колективно організовувати напрямки биття для загальної мети підштовхування слизу на великі відстані.
Наша робота може виявитися вирішальною у пошуку лікування хронічних респіраторних захворювань (важкої астми або хронічної обструктивної хвороби легенів), які вражають сотні мільйонів людей.
Ми встановили, що саме біофізичні взаємодії між, з одного боку, биттям вій у мікроскопічній шкалі, а з іншого - зміщенням слизу на сантиметровій шкалі визначають динамічну орієнтацію биття вій. Ми показуємо, що удари циліарних вирівнюються в присутності слизу і зміщуються, коли слиз видаляється, і показуємо, моделюючи, що сила потоку, що діє слизом на вії, вирівнює напрямок удару, дозволяючи таким чином ефективно транспортувати слиз уздовж бронхів і трахеї. Щоб показати це, ми реконструювали in vitro епітелій бронхів, складений з клітин волосся та клітин, що продукують слиз, з клітин людини, взяті за допомогою бронхоскопії, що дозволяє виміряти транспорт слизу та биття вій.
Ми розробили обчислювальну механічну модель рідини для фіксації та прогнозування зв'язку між просторовою організацією вібраційних війок та гідродинамікою слизу, що демонструє різні організаційні режими потоку. Ми біологічно охарактеризували площинну поляризацію клітин волосся, завдяки чому можна скласти справжні орієнтаційні карти вій на цілій тканині.
Посилання.: Nature Physics, Nature Publishing Group, 2020, (10.1038/s41567-020-0980-z) (hal-02914172)