Tissue tectonics: morphogenetic strain rates, cell shape change and intercalation

doi:10.1038/nmeth.1327

.2009年6月；6(6):458-64.

doi:10.1038/nmeth.1327。 Epub 2009年5月3日。

组织构造学：形态发生应变率、细胞形状变化和插入

B·布兰查德¹, 亚历山大·卡布拉, 诺拉·舒尔茨, 露西·巴特勒, 本尼迪克特·桑森, 妮可·戈芬基尔, 马哈德万, 理查德·亚当斯

附属公司

PMID： 19412170
PMCID公司：项目经理4894466
内政部： 10.1038/neth.1327

组织构造学：形态发生应变率、细胞形状变化和插入

B·布兰查德等。 Nat方法. 2009年6月.

.2009年6月；6(6):458-64.

doi:10.1038/nmeth.1327。 Epub 2009年5月3日。

作者

B·布兰查德¹, 亚历山大·卡布拉, 诺拉·舒尔茨, 露西·巴特勒, 本尼迪克特·桑森, 妮可·戈芬基尔, 马哈德万, 理查德·亚当斯

附属

¹英国剑桥大学生理、发育和神经科学系。

PMID： 19412170
PMCID公司：项目经理4894466
内政部： 10.1038/nmeth.1327

摘要

形态发生过程中组织的动态重塑是单个细胞行为和集体细胞重排相结合的结果。然而，缺乏一个全面的框架来明确测量细胞行为并将其与组织形态发生联系起来。在这里，我们介绍了这样一个运动学框架，在细胞簇或结构域的中间、介观水平上桥接细胞和组织行为。通过根据细胞位置的相对运动及其形状的演变来测量畴变形，我们刻画了测量基本细胞行为类别的基本不变量，即细胞形状变化和细胞插入的张量速率。在这样做的时候，我们引入了细胞插入作为一个连续过程的明确定义。我们在三种组织形态发生模型中绘制了应变率的时空分布图，从而深入了解形态发生机制。我们的定量方法与形态发生表型的精确表征和比较具有广泛的相关性。

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数字

图1。 — **图1.在模拟数据中测量组织应变率。**
(一)-(d日)左面板轨迹，右面板域转换(一)和组织应变率(b条)-(d日)对于模拟域*（n）_c（c）*= 2,日期=9分钟）。(一)该域表现为一个刚性块，在域内以均匀的速度平移。(b条)纯旋转。(**c（c）**)平衡收敛和伸展，或纯剪切。(d日)纯剪切和旋转的相等组合，或简单剪切。主应变率由长度等于应变率振幅（蓝色正值，红色负值）的正交线段表示。旋转由绿色镰刀图案表示，半径表示与应变率相同的弧度/分钟。叶片指向旋转方向（逆时针方向(b条)，顺时针方向(d日)).

图2。 — **图2组织形态发生的细胞模拟。**
在中模拟了三种蜂窝场景(一)-(**c（c）**)展示细胞形状变化和细胞插入不同组合的组织结果。焦细胞为黑色，相邻的第一冠和第二冠分别为深灰色和浅灰色。(d日)-(**（f）**),(克)-(我)和(j个)-(我)例如，显示对数刻度上的累计拉伸比与时间（以分钟为单位）(一), (b条)和(**c（c）**)分别是。绘制组织在垂直（实心）和水平（虚线）方向的累积拉伸比(d日), (克), (j个)黑色，单元格形状(**e（电子）**), (小时), (k个)深绿色和细胞夹层(**（f）**), (我), (我)橙色。

图3。 — **图3斑马鱼外胚层区域的应变率测量。**
(一)单元格形状和(b条)一个域的单元质心轨迹(*n个_c（c）*= 2,日期=4 min）用于计算应变率。单元格颜色(一)显示病灶中央细胞周围邻居们的第一个（深灰色）和第二个（浅灰色）冠状，并举例说明细胞形状变化（深绿色）和夹层（橙色）。比例尺输入(b条)25微米。(**c（c）**)平均域转换。(d日)速度场。(**e（电子）**)组织应变和旋转速度。应变率线段和旋转率如图1所示。(**（f）**)细胞形状近似于它们的最佳拟合椭圆和应变率，必须应用这些椭圆和应变率来解释细胞从t开始的形状演变-日期至t+日期为域的所有单元格计算。(克)面积加权平均细胞形状应变率。(小时)细胞插入应变率。

图4。 — **图4.组织应变率模式*果蝇属*斑马鱼外胚层。**
(一), (d日), (克)通过三维时间推移共焦显微镜成像的三种不同上皮组织的顶点，追踪弯曲层内的细胞轨迹和细胞形状。(一)-(**c（c）**),(j个)*果蝇属*羊膜浆膜中段通过背部闭合（时间从背部闭合开始算起(**c（c）**)). (d日)-(**（f）**),(k个)*果蝇属*菌带中点通过菌带扩展（时间从菌带扩展开始算起(**（f）**))，视野左侧边缘大约四个细胞直径位于头沟后方。(克)-(我),(我)斑马鱼躯干神经外胚层在神经形成开始之前，开始于10.2hpf。间隙表示跟踪模糊。(b条),(**e（电子）**),(小时)，组织应变率。应变率和旋转的颜色如图1所示。显示了应变率标尺。(**c（c）**),(**（f）**),(我)累积组织拉伸比，整合AP（实心）和ML（虚线）方向。(j个)-(我)整个电影集合应变率方向的径向直方图（东西方向为AP），按绝对大小加权。(米),(n个)来自多个排列胚胎的汇总旋转数据（见在线方法），总结了*果蝇属*生殖带（生殖带延伸开始后平均5-20min以上）和斑马鱼躯干外胚层（平均560-610mpf以上）。每个胚胎左侧的数据被镜像到右侧。约220µm的AP位置是(米)0µm是(n个).

图5。 — **图5.细胞形状和细胞夹层应变率模式*果蝇属*斑马鱼外胚层。**
(一)-(**o（o）**)均来自图4a-l所示的相同电影，但此处每列的前两个面板分别表示细胞形状和细胞插入应变率。(一)-(**c（c）**),(j个),(米)*果蝇属*羊膜浆膜(d日)-(**（f）**),(k个),(n个)*果蝇属*细菌带(克)-(我),(我),(**o（o）**)斑马鱼躯干神经外胚层。(**c（c）**), (**（f）**), (我)细胞形状（绿色）、细胞夹层（橙色）和总组织（灰色）的累积拉伸比如图2所示。细胞形状的全膜混合应变率方向直方图(j个)-(我)和夹层(米)-(**o（o）**). (第页)-(第页)在生殖带延伸时期，投影到AP（延伸）轴上的平均应变率如所示(我). (第页)细胞形状(q个)插入应变率。(第页)颜色与累计拉伸比相同。

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1. Concha M，Adams RJ。斑马鱼原肠胚和新肠胚的定向细胞分裂和细胞形态发生：延时分析。发展。1998;125:983–994.-公共医学
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