校園生活：研究表明傷口如何在波浪中愈合
如今家長們都非常關心科學教育問題，不管是國內的科學教育還是國外的科學教育都成為了眾多家長關心的問題，那么既然現在大家都非常關心科學教育問題，那么小編今天就為大家推薦一些與科學教育相關的文章來分享給大家吧，有興趣的話可以認真閱讀下列的內容哦。
我們體內的許多細胞正在移動，并且似乎以某種方式“知道”要去的地方。但是，他們如何得知目的地的位置呢?這個問題是理解現象的關鍵，例如我們體內細胞的更新，癌細胞的遷移，尤其是傷口的愈合方式。奧地利科學技術研究院(IST Austria)的愛德華·漢內佐(Edouard Hannezo)和他的小組與平島剛(Tsuyoshi Hirashima)及其京都大學的學生合作，提出了一種新的信息傳遞模型，其中細胞以自組織方式利用長距離行波閉合傷口 這項研究最近發(fā)表在《自然物理學》雜志上。
研究人員建立了一個數學模型來描述與皮膚層相似的基底上一層細胞內的相互作用。這些細胞包含化學信號分子(蛋白質)，使它們能夠感知周圍的其他細胞，從而感知它們是被推還是拉，并控制自身的運動?？茖W家發(fā)現，細胞運動，環(huán)境的感知以及細胞內蛋白質活化狀態(tài)的復雜相互作用共同產生了耦合的機械和化學行進波，并在其中編碼了方向信息。
反饋回路
機械波表現為細胞的密集區(qū)域和稀疏區(qū)域在空間和時間上交替變化?；瘜W波表現為蛋白質活性，并由細胞運動和機械反饋觸發(fā)。細胞的化學反應進而驅動細胞形狀變化和運動，從而通過細胞力學閉合反饋回路。在此耦合系統(tǒng)中，由于反饋和放大，這些機械和化學波會自發(fā)出現。
在正常的未受傷細胞層中，這些波沒有優(yōu)選的方向傳播，但是當在一側引入人工傷口時，波會重新定向以完全遠離傷口傳播。因此，研究人員假設，電波可能是一種交流工具，可以使細胞遠離傷口，從而不能直接“看到”傷口，從而感覺到該走哪條路。
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密度波使細胞的鄰居沿著波傳播的方向推拉。由于施加在單元格上的科普瑞力在每個波浪的波峰和波谷之間相等且相反，因此結果是單元格只是來回移動了很小的距離而沒有任何凈運動。實際上，細胞無法知道電波的方向，因此無法獲得有關傷口位置的信息。
這是第二次蛋白質活性波進入的地方。由于蛋白質激活的延遲，它在密度波之后稍稍撞擊細胞。而且由于蛋白質的活性控制著細胞移動的速度，因此兩波之間的延遲使細胞在沿傷口方向拉動時可以快速移動，而在被推開時則可以緩慢移動。這樣，細胞可以破壞對稱性并開始朝著傷口朝優(yōu)選方向移動。
失衡實驗
京都大學的研究人員在體外實驗中，在基底上放置真實細胞的過程中觀察到了傷口愈合的這種失衡行為。他們使用一種新穎的顯微鏡技術，使他們能夠測量每個細胞內的蛋白質活性：對該蛋白質進行了修飾，使其在激活時會亮起，從而揭示了遍及整個細胞層的蛋白質激活波。研究人員能夠定量地預測波型，然后他們也可以通過實驗觀察到。更令人驚訝的是，他們還發(fā)現，兩個波之間的延遲接近理論上預測的最佳值，該延遲允許細胞從波中提取最大信息。
自組織的這種機制對于允許在細胞層內的較大距離上進行健壯和自發(fā)的方向通訊而言，是卓著的。它顯示了一種協(xié)調的行為可以在我們的身體中出現的方法，可以幫助他們康復和成長。
