کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7236080 1471091 2018 41 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Understanding the relationship between cell death and tissue shrinkage via a stochastic agent-based model
ترجمه فارسی عنوان
درک رابطه بین مرگ سلولی و انقباض بافت از طریق مدل مبتنی بر عامل تصادفی
کلمات کلیدی
مدل مبتنی بر عامل، مرگ سلولی، تجزیه و تحلیل میزان حساسیت، انقباض بافتی مدل چند بعدی،
ترجمه چکیده
مرگ سلولی، فرایندی است که می تواند به صورت طبیعی و در واکنش به توهین رخ دهد، هر دو پدیده پیچیده و متنوع است. در بعضی شرایط، سلول های مرگبار به طور فعال قرارداد می کنند و همسایگان خود را مجبور به تنظیم مجدد و حفظ سلامت بافت می کنند. در شرایط دیگر، سلول های مرده در پشت شکاف ها قرار می گیرند، که منجر به جدایی بافت می شود. درک بهتر این است که چگونه ویژگی های مقیاس سلولی مرگ سلولی در مقیاس جمعیت، پیامدهای مختلفی از مورفوژنز تا پاسخ تومور به درمان دارد. با این حال، ارتباط مکانیکی بین مرگ سلولی و کاهش جمعیت در مقیاس جمعیت به خوبی قابل درک نیست و روش های محاسباتی برای مطالعه این روابط به خوبی ثابت نشده است. در اینجا ما یک مدل سلولی مبتنی بر عامل مکانیکی ارائه می دهیم که برای رسمیت دادن پیامدهای مرگ سلولی در مقیاس جمعیتی پیشنهاد شده است. در مدل مبتنی بر عامل ما، قوانین الگوریتمی که در سطوح سلولی اعمال می شوند بر روی مقیاس جمعیتی قرار می گیرند که اثرات آنها کم است. برای به حداقل رساندن عدم قطعیت مدل و تعاملات پارامتر، یک تکنیک به تازگی توسعه یافته برای انجام یک تحلیل حساسیت مبتنی بر واریانس بر روی مدل تصادفی را اجرا می کنیم. از این تحلیل و تحقیقات بعدی، ما دریافتیم که انقباض مقیاس سلولی دارای بیشترین تأثیر همه پارامترهای مدل تست شده است و با تنظیم مقیاس انقباض جمعیت در مقیاس سلولی، حتی در بین شبیه سازی هایی که حاوی همان قطری از سلول های در حال مرگ است، انحصار جمعیت بسیار متفاوت است. ما پیش بینی می کنیم که روش ها و نتایج ارائه شده در اینجا یک نقطه شروع برای تحقیقات آتی مهم در مورد کم کردن اثرات مکانیزم های مختلف مرگ سلولی بر رفتار جمعیت و بافت است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی پزشکی
پیش نمایش مقاله
درک رابطه بین مرگ سلولی و انقباض بافت از طریق مدل مبتنی بر عامل تصادفی
چکیده انگلیسی
Cell death, a process which can occur both naturally and in response to insult, is both a complex and diverse phenomenon. Under some circumstances, dying cells actively contract and cause their neighbors to rearrange and maintain tissue integrity. Under other circumstances, dying cells leave behind gaps, which results in tissue separation. A better understanding of how the cellular scale features of cell death manifest on the population scale has implications ranging from morphogenesis to tumor response to treatment. However, the mechanistic relationship between cell death and population scale shrinkage is not well understood, and computational methods for studying these relationships are not well established. Here we propose a mechanically robust agent-based cell model designed to capture the implications of cell death on the population scale. In our agent-based model, algorithmic rules applied on the cellular level emerge on the population scale where their effects are quantified. To better quantify model uncertainty and parameter interactions, we implement a recently developed technique for conducting a variance-based sensitivity analysis on the stochastic model. From this analysis and subsequent investigation, we find that cellular scale shrinkage has the largest influence of all model parameters tested, and that by adjusting cellular scale shrinkage population shrinkage varies widely even across simulations which contain the same fraction of dying cells. We anticipate that the methods and results presented here are a starting point for significant future investigation toward quantifying the implications of different mechanisms of cell death on population and tissue scale behavior.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Biomechanics - Volume 73, 17 May 2018, Pages 9-17
نویسندگان
, ,