Morphoelastic control of gastro-intestinal organogenesis: Theoretical predictions and numerical insights

با نه متر طول، دستگاه گوارش نه تنها طولانی ترین، بلکه همچنین سازمان متنوع ترین ارگان است. در طول رشد جنین، به عنوان یک لوله دوجداره با یک پوشش داخلی اندودرمال و یک لایه مزودرمی بیرونی تکامل یافته است. سطح داخلی آن، طیف وسیعی از الگوهای مورفولوژیکی را نشان می دهد که به طور مستقیم با عملکرد گوارشی مرتبط است. با این حال، تکامل این الگوهای روده هنوز به خوبی درک نشده است. در اینجا ما نشان می دهیم که عوامل هندسی و مکانیکی می توانند شکل الگوی روده را توضیح دهند. با استفاده از نظریه های غیر خطی مکانیک، ما مدل مورفوژنز سطح را به عنوان مشکل بی ثباتی رشد دیفرانسیل محدود می کنیم. برای اجازه دادن به گسترش داخلی و خارجی، ما دستگاه گوارش را با شرایط مرزی همگن نیمان مدل می کنیم. برای ایجاد برآوردهای الگوی تاشو در شروع تاشو، ما یک تحلیل پایداری خطی را که توسط تئوری وقوع تحریک شده است انجام می دهیم. برای پیش بینی تکامل الگوی در ریکاوری پس از انقباض، ما یک سری از شبیه سازی های عنصر نهایی خطی را انجام می دهیم. مدل ما توضیح می دهد که چرا لبه های طولی در مری با لایه بیرونی ضخیم و سفت ظاهر می شوند، در حالی که در ناحیه ججونوم با لایه بیرونی نازک تر و نرم تر ظاهر می شود. در ناحیه های متوسط ​​مانند مریض گربه، شکاف های طولی و محدب به طور همزمان ظاهر می شوند. مدل ما می تواند به عنوان یک ابزار ارزشمند برای توضیح و پیش بینی تغییرات مورفولوژی مری به عنوان یک نتیجه از اختلالات رشد و یا برخی از پاتولوژی های گوارشی از جمله آلرژی غذایی است.