Распечатать запись Распечатать запись

Математика помогает биологам найти размер клеток, образующих сгустки крови

Почему тромбоциты имеют такие форму и размер?

Используя компьютерное моделирование, математики из университета Калифорнии в Дэвисе разработали математическую модель для выяснения, почему тромбоциты — клетки, которые образуют сгустки крови, имеют именно такие форму и размер. Тромбоциты играют важную роль в заживлении ран, но если их слишком много, они могут стать причиной инсульта и другие проблем.

Расширение знаний о том, как тромбоциты образуются и ведут себя, может иметь важные последствия. Как говорит один из исследователей, Алекс Могильнер, профессор математики, нейробиологии и физиологии, понимание поведения тромбоцитов может иметь важное значение для медицины.

“У людей их [тромбоцитов] должно быть определенное количество, и их диаметр должен составлять 2-3 мкм,’’ — говорит Могильнер. “Существует целый ряд нарушений, связанных либо с увеличением числа тромбоцитов, что приводит к образованию опасных для жизни тромбов [сгустков], или с уменьшением количества тромбоцитов, в результате чего может возникнуть столь же опасное чрезмерное кровотечение’’.

В дополнение к приведенному значению для физиологии и медицины, это исследование очень важно для моделирования физических сил внутри клеток.

Могильнер, наряду с учеными Цзе Чжу и Кун-Чун Ли, разработали математическую модель внутриклеточных сил, которые действуют на тромбоциты, чтобы предсказать их окончательный размер и форму.

“Мы выяснили, что более мелким клеткам всегда приходится преодолевать большее усилие среди колец жгутиков [окружающих клетки], чтобы начать деформации’’, — сказал Чжу. “Таким образом, окончательный размер тромбоцитов может быть определен величиной барьерной силы — клетки прекращают делиться, если эта сила слишком велика’’.

Баланс сил внутри клеток может дать представление об их форме, которая определяет их функции.

“Один из фундаментальных вопросов биологии клеток состоит в том, что определяет размер и форму клеток,’’ — говорит Могильнер. “Существует целый ряд механизмов [в клетках], включая баланс [механических] сил, который мы подтвердили для тромбоцитов’’.

Чжу сравнивает изгиб упругих жгутиков в этих клетках с питьем воды из бутылки.

“Эти интересные факты напомнили нам о том, что большинство людей, вероятно, испытали, когда пили воду из пластиковой бутылки. Если вы пытаетесь высосать воду, не давая воздуху проходить в бутылку, пластиковые стенки бутылки сжимаются внутрь, часто образуя подобие штанги в поперечном сечении,’’ — говорит Чжу.

Эта форма штанги очень важна в понимании тромбоцитов, так как это форма, которую эти клетки принимают на промежуточном этапе, как обнаружили ученые из группы Джозефа Италиано из Гарвардской медицинской школы, сотрудничающие с группой Могильнера. Могильнер и его коллеги использовали вычислительный подход, а команда Гарварда — экспериментальный.

В Гарварде обнаружили, что клетки, превращающиеся в тромбоциты, до разделения на две дочерние клетки перешли от шаровой формы к форме штанги.

“При разработке математической модели всегда хорошо иметь некоторые экспериментальные данные’’, — сказал Ли. “Это как наблюдать за бейсболом, пересекая по дуге бейсбольное поле, это имеет смысл, поскольку это соответствует нашей физической интуиции и опыту’’.

Источник: http://www.theaggie.org/2012/06/06/math-helps-biologists-find-size-of-clot-forming-cells/

Оставьте свой отзыв

Добавить изображение