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巨核细胞充当保镖 抑制骨髓中的细胞迁移

血细胞主要发生在骨髓中。骨髓产生所有类型的血细胞:红细胞,血小板和白细胞(白细胞)。其中一种最突出的白细胞类型是中性粒细胞 - 它们有助于身体对抗感染,是白细胞中最丰富的亚群。它们寿命短且移动性强,可以进入其他细胞/分子无法进入的组织部分。

在骨髓中发育的所有造血细胞必须穿过血管壁进入循环系统。血小板通过巨大的,大部分固定的祖细胞(称为巨核细胞)的更大的血管穿透突起释放。以这种方式,成熟的巨核细胞产生血小板并将它们释放到血液循环中以维持恒定的血小板计数。此外,它们以积极和消极的方式积极调节造血干细胞的积累。

用亚细胞分辨率对整个骨髓进行成像,以了解所有球员在一致行动中的表现仍然具有挑战性。Katrin Heinze教授和David Stegner博士的研究小组为不同的骨髓成分建立了深刻的3D图像重建和分割管道。这些分段的物体,最初源自光片荧光显微镜,然后用作模板(参见图1),用于细胞分布的计算模拟及其在骨髓中的迁移行为。

巨核细胞显着影响细胞迁移

在这项研究中,科学家发现造血干细胞和中性粒细胞的迁移取决于巨核细胞的大小和分布。因此,这些模拟表明巨核细胞即使不自身迁移也在细胞迁移中起重要作用。相反,大的巨核细胞代表被动障碍,因此显着影响骨髓中其他细胞如造血干细胞和嗜中性粒细胞的迁移。实际上,活体显微镜检查证实,在血小板耗尽的小鼠中,中性粒细胞的移动性降低,其中巨核细胞体积增加(参见图2)。

本研究展示了先进成像方法与计算模拟相结合如何能够突破这一假设。Heinze说:“对于模拟,网格和球体不足以代表脉管系统及其细胞的复杂性。相反,我们的图像衍生模板是合适的,因此非常优越,因为它们很好地反映了骨骼中的生理结构。 “

“这项研究指出了骨髓环境在调节细胞运动中的生物力学特性的重要性,这一因素迄今尚未被很好地理解。我们的数据清楚地表明,对巨核细胞的数量和定位的体积分析提供了锐化的额外信息。我们的骨髓动力学和机制图片,“Stegner解释说。

计算工具不仅可以支持动态细胞行为的3D研究,还可以在计算测试假设时帮助集中或减少动物实验。除骨骼和血液研究外,该方法还可用于任何器官或组织,以查询健康和疾病中所选细胞类型和结构的动态图谱。

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