تاثيرات مكانيكي ماتريس فراسلولي بر رشد و مهاجرت سلول هاي اندوتليال در فرآيند نورگ سازي متاثر از تومور

Mechanical effects of extra-cellular matrix on growth and migration of endothelial cells in tumor-induced angiogenesis

نورگ سازي متاثر از تومور مرحله ي اصلي تبديل يك تومور خوش خيم به بدخيم است. در اين فرآيند، رشد و مهاجرت سلول هاي اندوتليال زمينه ساز تشكيل مويرگ هايي هستند كه با انتقال خون به تومور باعث رشد بيشتر آن مي شوند. با توجه به اهميت تشكيل مويرگ ها و جريان خون در نورگ سازي، شبيه سازي اين پديده اهميت ويژه اي در تحقيقات مرتبط با رشد تومور و گسترش سرطان دارد. در اين تحقيق با در نظر گرفتن مقياس هاي فرا سلولي، سلولي و درون سلولي براي نورگ سازي، از مدلي رياضي براي بررسي تاثيرات مكانيكي ماتريس فراسلولي بر رشد و مهاجرت سلول هاي اندوتليال استفاده شده است. اين تاثيرات شامل چگالي ماتريس و طول فيبرهاي آن مي باشد. از يك روش مونت كارلوي گسسته شبكه اي جهت مدل كردن ديناميك سلولي استفاده شده است. نتايج به دست آمده نشان مي دهند كه امكان مهاجرت سلول ها و تشكيل رگ در بازه ي مشخصي از چگالي ماتريس و طول فيبرهاي ماتريس ميسر است. بر اين اساس، مقادير متوسط چگالي ماتريس و طول كم فيبرها، محيط مناسبي براي رشد رگ ايجاد مي كنند. اين مدل، رفتار سلول هاي اندوتليال براي ساخت شبكه مويرگي را به خوبي ارايه مي كند و به عنوان پايه اي براي توسعه مدل هاي تشكيل حلقه هاي جريان و جريان خون در مويرگ هاي اطراف تومور مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

Tumor induced angiogenesis is the bridge between benign and malignant tumor growth stages. In this process, growth and migration of endothelial cells build capillaries to supply the tumor with blood for its further growth. Regarding the importance of capillary formation and blood flow in angiogenesis, simulation of this phenomenon plays important role in tumor growth and cancer development studies. In this work, considering intracellular, cellular, and extracellular scales a mathematical model of tumor-induced angiogenesis is used to consider mechanical effects of extracellular matrix on growth and migration of endothelial cells. These effects are matrix density and its fiber length. In this study, to model cellular dynamics, a discrete lattice based Monte Carlo method is used. Results show that migration of endothelial cells and development of capillaries are possible in a specified range of matrix density and matrix fiber length. Based on the results, medium matrix densities and low fiber length provide a suitable environment for capillaries growth and development. The model is a promising tool for modeling tumor induced angiogenesis and is a base for development of models for loop formation and blood flow in capillaries around tumor.