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      研究可以更好地了解纖毛的工作原理以及導(dǎo)致振蕩的原因
      
			
      
				2019-03-31 14:27:04
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      人體有一些內(nèi)置系統(tǒng)來照顧自己。排列在我們的肺部，鼻部，大腦和生殖系統(tǒng)中的細胞具有纖毛，纖毛是微小的毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)，旨在清除液體，細胞和微生物以保持健康。但他們動議背后的機制尚不清楚。
      

      研究可以更好地了解纖毛的工作原理以及導(dǎo)致振蕩的原因
      

      位于圣路易斯的華盛頓大學(xué)McKelvey工程學(xué)院和醫(yī)學(xué)院的一組研究人員想要確定長度如何影響擊打纖毛的機械效率。他們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)機械指標，包括力，扭矩和功率，都與纖毛的長度成比例增加，但在效率方面存在“最佳點”。這些發(fā)現(xiàn)可以深入了解人類纖毛以及缺陷如何導(dǎo)致疾病，例如原發(fā)性纖毛運動障礙，這與慢性呼吸道感染，左右軸和心臟缺陷的變化有關(guān)。結(jié)果將發(fā)表在4月9日的“生物物理學(xué)雜志”上。
      

      該研究由Philipie醫(yī)學(xué)實驗室的博士后研究員Mathieu Bottier，Lilyan&E。Lisle Hughes機械工程教授，機械工程與材料科學(xué)系主任;以及醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)和細胞生物學(xué)和生理學(xué)教授Susan K. Dutcher的實驗室。研究人員使用高速視頻顯微鏡分析纖毛模型，以確定其機械指標。在分析了近400個視頻后，研究小組發(fā)現(xiàn)，最有效的纖毛拍打的自然長度為10-12微米，約為人類頭發(fā)寬度的五分之一。
      

      “我們沒想到的是短纖毛不會是周期性的，”波蒂爾說。“纖毛都在移動，但我們發(fā)現(xiàn)沒有實際的毆打模式 - 沒有任何同步 - 這是我們的第一個發(fā)現(xiàn)。”
      

      該團隊使用萊茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)，這是一種單細胞綠藻，通常用兩條推進尾巴游泳，經(jīng)常被用作哺乳動物纖毛的模型。Bottier和Kyle Thomas，一位主修生物醫(yī)學(xué)工程的高年級本科生，使用一種只有一個纖毛旋轉(zhuǎn)到位的突變體，允許更長的視頻錄制。他們移除了纖毛，然后通過視頻記錄了再生長。纖毛花了大約90分鐘恢復(fù)到正常長度，雖然它的波形與標準纖毛的波形略有不同，但它的主要特征是相似的。
      

      “我們希望看到cilium毆打，我們用視頻做了，”Bottier說。“然后我們問我們?nèi)绾蚊枋鏊?，最好的方法是觀察平均節(jié)拍。我們記錄了五到六個周期的重復(fù)節(jié)拍，從這五個或六個，我們可以重建一個平均值，這將刪除最終的異常值。“
      

      纖毛的跳動通過一系列彎曲進行，這些彎曲從其底部開始并延伸到尖端。研究小組發(fā)現(xiàn)，當纖毛長度超過2到4微米時，周期性的跳動開始，這意味著纖毛需要一個臨界長度才能擊敗。在之前的研究中，科學(xué)家們沒有研究短于五或六微米的纖毛，Bottier說。Bayly說，另一項新的觀察結(jié)果是周期性纖毛纖毛的拍頻在纖毛長度的正常范圍內(nèi)非常一致，盡管它隨著長度從4微米增加到12微米而略有下降。
      

      Dutcher說，這項工作可能有助于理解導(dǎo)致纖毛短缺的人類突變以及短纖維將如何影響患者的結(jié)果。
      

      托馬斯表示，該研究可以更好地了解纖毛的運作方式以及導(dǎo)致振蕩的原因。
      

      “有很多不同的模型介紹了驅(qū)動這種彎曲模式的原因，因此這項研究有助于了解哪些模型更準確，哪些模型可能有不準確性，因此我們可以了解何時出現(xiàn)纖毛功能障礙，是什么原因造成的，因為可能引發(fā)一些關(guān)于如何對待它的談話，“托馬斯說。
      
			

			
        
      
			
      
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