微循环中红细胞影响下的循环肿瘤细胞的运动行为和应力分析

发布时间：2020-05-14 18:26

【摘要】：循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells,CTCs)在微血管中的运动及外渗是癌症转移的重要一环,CTCs与红细胞(Red Blood Cells,RBCs)在血管中的相互作用以及CTCs细胞膜表面应力对CTCs的外渗有重要影响。本文采用浸入式边界法模拟了CTCs在不同三维流场环境中的运动行为和细胞膜应力变化。我们将血细胞看作是被弹性膜包裹着的粘性流体,细胞膜内流体的粘度比膜外的粘度大,忽略细胞膜的厚度,细胞膜表面和血管壁面采用无滑移边界条件。模拟了CTCs在直径小于30微米的微血管中随RBCs的运动和应力变化。数值结果表明,血管直径、红细胞比容(Ht)、CTCs的硬度和流场压力梯度对CTCs的运动行为和细胞膜应力都有显著的影响。受细胞-细胞间相互作用的影响,增大红细胞比容,使得CTCs细胞膜应力增大,CTCs离血管壁更近。在Ht=10%的条件下,当血管直径小于20μm时,CTCs与RBC及血管壁之间的相互作用是影响CTC细胞膜应力的主要因素;当血管直径大于20μm时,流场的剪切作用是影响CTCs细胞膜应力的主要因素。当CTCs的剪切模量或流场的压力梯度增大时,CTCs的细胞膜应力都会增大。我们的数值模拟结果对进一步研究CTCs转移过程中的活性、表型转换以及其外渗的机理提供了细胞力学依据。
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文的防御反应，研究表明，炎症反应中白细胞的边集（margination）[14 16]、滚动（rolling17,18]、粘附（adhesion）[18]和游出（migration）[19,20]与它在微循环中的受力相关流场剪切应力已被证明可以抑制白细胞伪足的形成[21,22]，使白细胞处于未激活状态。CTCs 在微循环中的受力对癌症的转移也至关重要[23]，但目前应力刺激CTCs 外渗形成转移肿瘤这个过程的影响机理尚不清楚。由于 CTCs 在血液中的数量极其稀少，CTCs 富集困难，，用实验的方法研究微循环中应力刺激对 CTCs 的响还存在很多难以克服的困难。本文采用数值模拟的方法，详细分析了不同微环条件下，CTCs 的运动行为和细胞膜表面应力的变化特性。

上海交通大学硕士学位论文最近几年，中国癌症的发病率和死亡率一直处于上升趋势。《中国统计2010》的数据显示，从 2010 年开始，癌症就已经成为中国最主要的疾病致死据国家癌症中心估算，2015 年中国大约有 4292000 个新癌症病例和 28140症患者死亡，平均每天新增 12000 个癌症病例，并有 7500 人死于癌症[24]，例和死亡人数分别占全世界的 22%和 27%。作为最主要的疾病死亡原因，仅给患者带来了巨大的痛苦，也给患者家庭带来了沉重的精神和经济负担家公共卫生和医疗系统带来了巨大的挑战。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R73-37

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