Okuda和Fujimoto的关键发现是该系统表现出固有的机械不稳定性

人体器官的外部或内部边界衬有所谓的上皮层。这些是上皮细胞层，可以单独改变其3D形状-这是在器官发育(形态发生)，生理平衡(稳态)或癌症形成(致癌)等生物学过程中发生的情况。特别令人感兴趣的是细胞挤出的过程，其中单个细胞失去了其“顶部”或“底部”表面，随后被推出该层。缺乏从机械的角度对这种现象的透彻理解，但是现在，金泽大学的奥田聪(Satoru Okuda)和藤本浩一(Koichi Fujimoto)发现，纯粹的机械原因是细胞挤出的原因。

从机械上讲，简单的(单层)上皮薄片类似于泡沫，可以表示为互连的多面体层。Okuda和Fujimoto用这种泡沫模型描述了单层上皮细胞，每个细胞是平均体积为V的多面体。每个细胞的特征还在于相邻细胞的数量n，顶表面(“顶部”)的面积和基底表面(“底部”)的面积。该模型考虑了相邻细胞之间的机械力，得出了上皮层总机械能的公式，该公式仅是几个参数的函数，包括V和n，以及平面密度和称为锐度的量，可以区分是否存在底表面和/或顶表面。(消失的根尖表面意味着基底挤压，反之亦然。)通过研究改变这几个参数的能量变化，研究人员能够获得对上皮层片力学的有价值的见解。

Okuda和Fujimoto的关键发现是该系统表现出固有的机械不稳定性：细胞拓扑结构或细胞密度的微小变化会导致细胞挤压而无需施加额外的力。此外，事实证明，经历挤压的单元在层内产生力，该力可以将其他单元的挤压引导到层的任一侧。

科学家们还发现，其模型的结果与生命系统中的观察结果之间存在许多一致性，例如出现不同的上皮几何形状(例如“玫瑰红”或假分层结构)。

该模型当然具有局限性，例如，假设整个工作表和单个单元格表面不是弯曲而是平坦的。但是，引用研究人员的话，“尽管有其局限性，但是该模型为理解形态发生，体内平衡和癌变中发生的上皮生理学提供了指导”。

[背景]

上皮细胞

上皮组织是四种人类(或动物)组织之一，位于人体器官和血管的外表面，以及各种内部器官的“空心空间”的内表面。一个典型的例子是称为表皮的皮肤外层。上皮组织由上皮细胞组成;它可以只是一层上皮细胞(简单的上皮)，也可以是两层或更多层(分层或分层的上皮)。金泽大学的奥田聪(Satoru Okuda)和藤本浩一(Koichi Fujimoto)现在已经将简单的上皮建模为多面体的排列，以便研究其机械性能，尤其是上皮细胞挤出的过程。

细胞挤压

在上皮组织中，会发生细胞挤压-上皮细胞被“推出”上皮的过程。细胞挤出是重要的生物学过程，其调节例如凋亡(死)细胞的去除，组织生长和对癌症的反应。奥田和藤本从机械角度看了一个简单的上皮。他们将上皮模型化为相互连接的多面体层，他们发现细胞挤压(即多面体的顶面或底面收缩到一个点然后消失)可以被认为是纯粹的机械性能。均质片材中存在的固有不稳定性可能会由于密度或拓扑结构的微小变化而导致细胞被挤出。

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