ИСТИНА

Формирование полей механических напряжений – необходимое условие нормального развития зародышей животных и человека. Одним из основных факторов возникновения и эволюции полей механических напряжений в биологических средах являются активные механические взаимодействия клеток между собой и с внеклеточными компонентами. Активные механические напряжения играют существенную роль в управлении движением клеток, в частности, на ранней стадии эмбрионального развития. Избирательное взаимодействие между клетками приводит к тому, что при культивировании клеточных агрегатов, полученных перемешиванием клеток двух разных эмбриональных тканей позвоночных, наблюдается формирование различных пространственно-неоднородных клеточных структур (явление сортировки клеток). Решена модельная задача о сортировке двух типов клеток в ненагруженном бесконечном плоском слое. В постановке задачи используется предложенная нами ранее модель биологической сплошной среды, образованной активно взаимодействующими клетками и жидкостью. Учитывается возможность независимого перемещения границ, ограничивающих клетки каждого типа, что позволяет описывать образование и перемещение фронтов, разделяющих области, которые характеризуются различными объемными плотностями клеток разных типов. Перемещение границ управляется условиями нагружения клеточных фаз на их границах. Предложена гипотеза о распределении напряжений между фазами на поверхности, отделяющей внутреннюю область, занятую двумя клеточными фазами, от внешней, занятой только одной. Гипотеза позволяет сформулировать условия на разрыве для разных клеточных фаз. Решение задачи состоит в последовательном нахождении неизвестных во внутренней и внешней областях. Склеивание решений на внутренней границе использует условия на разрыве. В результате решения проведен анализ влияния параметров, характеризующих активные механические взаимодействия между клетками и их подвижность, на формирование различных клеточных структур. Проведено сравнение результатов решения с решением задачи, в которой использовалось условие совпадения скоростей двух клеточных фаз на внешней границе. Показано, что решение задачи с учетом независимого перемещения границ областей, занятых клетками разного типа, более адекватно описывает наблюдаемые в экспериментах распределения объемных концентраций клеток. Решение задачи о сортировке является важным для понимание физических и биологических механизмов, управляющих на клеточном и тканевом масштабах развитием активных напряжений и тем самым движением клеток.