三维微环境中细胞分裂的力学检查点

机械约束性细胞外基质（ECM）中的细胞分裂是组织形态发生和癌症进展的关键调控因素。尽管驱动体积增长和有丝分裂伸长的细胞内力生成机制已得到较为充分的表征，但ECM如何抵抗这些力仍知之甚少。与线性弹性材料不同，纤维状ECM表现出非线性和黏弹性行为，这从根本上改变了其对抗细胞所产生应力的方式。利用纤维尺度计算模型，我们解析了有丝分裂过程中ECM介导机械约束的来源。我们识别出三种不同的阻力模式：细胞两极处的压缩阻力、来自细胞周围壳层的剪切阻力，以及细胞赤道处的拉伸阻力。这些模式的相对贡献取决于纤维结构与连通性；然而，由G1期体积增长预张紧的细胞周围壳层所产生的剪切阻力始终占主导地位，是有丝分裂伸长的主要机械屏障。这些发现表明，在富含胶原的微环境中，细胞周围壳层充当了细胞分裂的天然机械检查点。值得注意的是，尽管有限元连续体模型是组织力学中最广泛使用的框架，但其未能重现这些行为，凸显了采用纤维分辨方法的必要性。我们提出，克服这一机械检查点是癌症进展中的关键一步，使细胞能够在转移性肿瘤特有的致密基质基质中完成分裂。

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