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具有非局部传感的动力学模型根据独立线索确定细胞极化和速度。 (英语) Zbl 1432.92020年

小结:细胞通过奔跑和翻滚来移动,这是一种细胞在直线上交替奔跑和重新定向的动力学。这种不稳定的运动可能会受到外部因素的影响,如化学物质、营养物质、细胞外基质,从某种意义上说,细胞测量外部场并阐述信号,最终适应其动力学。我们提出了一个实现速度跳跃过程的动力学输运方程,在该过程中,跃迁概率考虑到了双重偏差,这两种偏差分别作用于运动方向和速度的选择。这种双重偏差取决于来自外部环境的两种不同的非局部传感信号。我们通过恢复适当的宏观极限并直接积分动力学输运方程,分析了细胞大小以及根据外场变化感知环境的方式如何影响细胞种群动力学。还对输运方程的解和适当宏观极限的解进行了比较。

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92立方厘米 细胞运动(趋化性等)
92立方37 细胞生物学
92年第35季度 与生物、化学和其他自然科学相关的PDE

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趋化作用
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参考文献:

[1] Adler,J.,《细菌趋化作用》,《科学》,153,3737,708-116(1966)
[2] Alt,W.,趋化性和相关扩散近似的有偏随机游走模型,《数学生物学杂志》,9,2,147-177(1980)·Zbl 0434.92001号
[3] Ambrosi,D。;冈巴,A。;Serini,G.,血管形态发生中的细胞定向持久性和趋化性,Bull Math Biol,67,1195-195(2005)·Zbl 1334.92052号
[4] Arduino,A。;Preziosi,L.,异质细胞外基质原位肿瘤分离的多相模型,国际非线性力学杂志,75,22-30(2015)
[5] 新泽西州阿姆斯特朗;油漆工,Kj;Sherrat,Ja,《模拟细胞-细胞粘附的连续方法》,《Theor Biol杂志》,243,1,98-113(2006)·Zbl 1447.92113号
[6] Berg,Hc,《生物学中的随机漫步》(1983),普林斯顿:普林斯顿大学出版社,普林斯顿
[7] Berg,H。;Purcell,E.,《化学感受物理学》,《生物物理学杂志》,20,2,193-219(1977)
[8] 比西,M。;Ja Carrillo;Lods,B.,粒子浴驱动的非弹性Boltzmann方程的平衡解,J Stat Phys,133,5,841-870(2008)·Zbl 1161.82017年
[9] 方块,Sm;Je Segall;Berg,Hc,细菌趋化性的适应动力学,细菌学杂志,154,1,312-323(1983)
[10] 博霍斯特,V。;普雷齐奥西,L。;Friedl,P.,《体内和硅片中细胞迁移的可塑性》,《Ann Rev cell Dev Biol》,32,491-526(2016)
[11] Buttenschön,A。;Hillen,T。;Gerisch,A。;Painter,Kj,细胞间粘附和非局部趋化性非局部模型的空间跳跃推导,《数学生物学杂志》,76,1,429-456(2018)·兹比尔1392.92012
[12] 卡里略,J。;霍夫曼,F。;Eftimie,R.,自组织动物聚集的非局部动力学和宏观模型,Kinet Relat模型,8413(2015)·Zbl 1330.35465号
[13] Cercignani,C.,《玻尔兹曼方程及其应用》(1987),纽约:施普林格出版社,纽约·Zbl 0960.82513号
[14] Chalub,法科;马科维奇,Pa;伯沙姆,B。;Schmeiser,C.,趋化动力学模型及其漂移扩散极限,Monatsheffe für Mathematik,142,1,123-141(2004)·Zbl 1052.92005年
[15] Chauviere,A。;Hillen,T。;Preziosi,L.,《细胞外基质中细胞群运动建模》,Conf Publ,2007年,补充卷,250-259(2007)·Zbl 1163.92313号
[16] Chauviere,A。;Hillen,T。;Preziosi,L.,《各向异性和异质网络组织中细胞运动建模》,Netw Heterog Media,2,2,333(2007)·Zbl 1115.92009年
[17] Chauviere A,Preziosi L(2010)细胞外基质中细胞群体迁移建模的数学框架。摘自:Chauviore A,Preziosi I,Verdier C(eds)《细胞力学:从单尺度模型到多尺度模型》。查普曼和霍尔/CRC出版社,第279-312页·Zbl 1404.92033号
[18] 科罗拉多州。;Scianna,M。;Tosin,A.,《分化细胞行为:使用测量理论的多尺度方法》,《数学生物学杂志》,711049-1079(2015)·Zbl 1331.35350号
[19] 科罗拉多州。;Scianna,M。;Preziosi,L.,《细胞聚集物的逐点表示和分布式表示之间的相干建模切换》,《数学生物学杂志》,74,4,783-808(2017)·Zbl 1367.35166号
[20] 迪利,Wj;Gomer,Rh,一种可能的受体介导的细胞密度传感指标,生物化学杂志,274,48,34476-34482(1999)
[21] Devreotes,P。;Janetopulos,C.,《真核趋化性:定向传感和极化之间的区别》,《生物化学杂志》,278,23,20445-20448(2003)
[22] Dickinson,Rb,各向异性环境中有偏细胞迁移的广义迁移模型,《数学生物学杂志》,40,2,97-135(2000)·兹比尔0998.92005
[23] Eftimie,R.,《自组织生物聚集和运动的双曲线和动力学模型:简要综述》,《数学生物学杂志》,65,1,35-75(2012)·Zbl 1252.92012年
[24] 恩格尔,C。;Hillen,T。;Knappitsch,M。;Surulescu,C.,《胶质瘤遵循白质束:基于多尺度dti的模型》,《数学生物学杂志》,71,3,551-582(2015)·Zbl 1343.92072号
[25] 恩格尔,C。;亨特,A。;Surulescu,C.,《各向异性胶质瘤扩散与增殖的有效方程:多尺度方法及与以往设置的比较》,《数学医学生物学》,33,435-459(2015)·Zbl 1400.92249号
[26] 恩格尔,C。;Knappitsch,M。;Christina,S.,《包括细胞-组织相互作用和增殖在内的胶质瘤扩散的多尺度模型》,Math Biosci Eng,13,443-460(2016)·Zbl 1343.92073号
[27] 恩格尔,C。;斯汀纳,C。;Surulescu,C.,《关于酸介导肿瘤侵袭的结构化多尺度模型:粘附和增殖的影响》,《数学模型方法应用科学》,27,1355-1390(2017)·Zbl 1371.35149号
[28] 费尔贝特,F。;Vauchelet,N.,趋化动力学模型的数值模拟,Kinet Relat模型,3,B348-B366(2010)·Zbl 1297.35247号
[29] 费尔贝特,F。;Laurencot,P。;珀沙姆,B.,《化疗敏感性运动双曲线模型的推导》,《数学生物学杂志》,第50期,第189-207页(2005年)·2014年9月10日
[30] 费希尔,R。;默克尔,R。;Günther,G.,利用图像处理系统和提供稳定化学梯度的新型趋化室对盘状网柄菌的细胞运动和趋化性进行定量分析,《细胞生物学杂志》,108973-84(1989)
[31] Giverso,C。;Arduino,A。;Preziosi,L.,《细胞核力学和ECM微观结构如何影响单细胞和多细胞聚集体的入侵》,《公牛数学生物学》,80,1-29(2017)
[32] Hillen,T.,间充质运动的M5介观和宏观模型,数学生物学杂志,53,585-616(2006)·Zbl 1112.92003年
[33] Hillen,T。;Othmer,Hg,从速度跳跃过程导出的输运方程的扩散极限,SIAM J Appl Math,61,751-775(2000)·Zbl 1002.35120号
[34] Hillen,T。;Painter,Kj,《趋化性pde模型用户指南》,《数学生物学杂志》,58,1,183-217(2008)·Zbl 1161.92003号
[35] Hillen,T。;油漆工,Kj;Schmeiser,C.,有限采样半径趋化性的全局存在性,离散Contin Dyn系统B,7,1,125-144(2007)·Zbl 1116.92011号
[36] Hwang,H。;Kang,K。;Stevens,A.,《趋化动力学模型的漂移-扩散极限:推广》,离散Contin Dyn系统B,5,2,319-334(2005)·兹比尔1073.35105
[37] Koshland,De,细菌趋化性作为一种模型行为系统,Q Rev Biol,56,4,473-474(1981)
[38] 拉皮杜斯,R。;Schiller,R.,细菌群体趋化反应模型,Biophys J,16,7,779-789(1976)
[39] 勒莫,M。;Mieussens,L.,基于扩散极限线性动力学方程微宏公式的新渐近保持格式,SIAM科学计算杂志,31,1,334-368(2008)·Zbl 1187.82110号
[40] Lods,B.,具有非收缩边界条件的流算子的半群生成性质,数学计算模型,421441-1462(2005)·Zbl 1103.47033号
[41] Othmer,H。;Hillen,T.,传输方程的扩散极限ii:趋化方程,SIAM J Appl Math,621222-1250(2002)·兹比尔1103.35098
[42] Othmer,H。;史蒂文斯(Stevens,A.),《聚集、爆炸和崩溃:强化随机行走中出租车的基本知识》,《SIAM应用数学杂志》,57,4,1044-1081(2001)·Zbl 0990.35128号
[43] Othmer,汞;邓巴,Sr;Alt,W.,《生物系统中的扩散模型》,《数学生物学杂志》,26,3,263-298(1988)·Zbl 0713.92018号
[44] Painter,Kj,《细胞外基质中细胞迁移策略建模》,《数学生物学杂志》,58,4,511(2008)·Zbl 1311.92041号
[45] 画家,Jk;Hillen,T.,《药敏运动模型中的体积填充和quorum-sensing》,《Can Appl Math Q》,第10期,第501-543页(2002年)·Zbl 1057.92013年
[46] 油漆工,Kj;Sherrat,Ja,《模拟相互作用细胞群的运动》,《Theor Biol杂志》,225,3,327-339(2003)·Zbl 1464.92050
[47] 油漆工,Kj;新泽西州阿姆斯特朗;Sherrat,Ja,《粘附对癌症和发展中细胞侵袭过程的影响》,《Theor Biol杂志》,264,3,1057-1067(2010)·Zbl 1406.92156号
[48] 油漆工,Kj;马里兰州布隆菲尔德;Ja Sherrat;Gerisch,A.,异质细胞群接触吸引和排斥的非局部模型,《公牛数学生物学》,77,6,1132-1165(2015)·Zbl 1335.92026号
[49] Palcewski,A。;波菲,V。;佛朗哥,B。;Giuseppe,T.,非线性动力学理论和双曲系统数学方面边值问题的速度平均,应用科学数学进展丛书(1992),新加坡:世界科学出版社,新加坡
[50] Palecek,S。;Loftus,J。;金斯伯格,嗯;Lauffenburger,广告;Horwitz,A.,整合素结合特性通过细胞基底粘附性控制细胞迁移速度,《自然》,385,537-40(1997)
[51] 保罗,广告;John,As;John,Aq;马·史蒂文(Steven,Ma);Douglas,Al,人类平滑肌细胞在纤连蛋白和IV型胶原上的最大迁移发生在中等附着强度下,细胞生物学杂志,122729-737(1993)
[52] Pettersson,R.,《关于颗粒气体线性Boltzmann方程的解》,《Transp Theory Stat Phys》,33,5-7,527-543(2004)·Zbl 1076.82043号
[53] Plaza,Rg,以双简并交叉扩散作为速度跳跃过程抛物线极限的细菌营养趋向系统的推导,《数学生物学杂志》,78,6,1681-1711(2019)·Zbl 1415.92039号
[54] Scianna,M。;Preziosi,L.,《模拟细胞核弹性对纤维网络和微通道中细胞侵袭的影响》,《Theor Biol杂志》,317394-406(2013)
[55] Scianna,M。;普雷齐奥西,L。;Wolf,K.,《模拟基质环境上和基质环境中细胞迁移的细胞Potts模型》,Math Biosci Eng,10,235-61(2013)·Zbl 1259.92024号
[56] Scianna,M。;Preziosi,L.,不同尺寸基质微裂纹中MMP依赖和依赖癌细胞迁移的细胞Potts模型,计算力学,53,485-497(2014)
[57] 索尔·D·。;Wessels,D.,《活细胞的运动分析》。《现代生物医学显微镜技术》(1998),纽约:威利
[58] 斯汀纳,C。;苏鲁列斯库,C。;Meral,G.,具有时变承载能力的ph-tical入侵多尺度模型,IMA J Appl Math,80,1300-1321(2015)·Zbl 1328.35254号
[59] Stroock,Dw,一些由细菌运动模型产生的随机过程,Zeitschrift für Wahrscheinlichkeits theorie und Verwandte Gebiete,28,4,305-315(1974)·兹比尔0282.60047
[60] 托辛,A。;Frasca,P.,《集体行为模型概率测度解的存在性和近似性》,Netw Heterog Media,6,1,561(2011)·Zbl 1262.35162号
[61] Wolf,K。;Te Lindert,M。;克劳斯,M。;亚历山大,S。;Te Riet,J。;艾尔·威利斯;霍夫曼,房间;Figdor,C。;Weiss,Sj;Friedl,P.,《细胞迁移的物理限制:通过ECM空间和核变形的控制以及通过蛋白水解和牵引力的调节》,《细胞生物学杂志》,2011069-1084(2013)
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