校园生活：研究表明伤口如何在波浪中愈合
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我们体内的许多细胞正在移动，并且似乎以某种方式“知道”要去的地方。但是，他们如何得知目的地的位置呢?这个问题是理解现象的关键，例如我们体内细胞的更新，癌细胞的迁移，尤其是伤口的愈合方式。奥地利科学技术研究院(IST Austria)的爱德华·汉内佐(Edouard Hannezo)和他的小组与平岛刚(Tsuyoshi Hirashima)及其京都大学的学生合作，提出了一种新的信息传递模型，其中细胞以自组织方式利用长距离行波闭合伤口 这项研究最近发表在《自然物理学》杂志上。
研究人员建立了一个数学模型来描述与皮肤层相似的基底上一层细胞内的相互作用。这些细胞包含化学信号分子(蛋白质)，使它们能够感知周围的其他细胞，从而感知它们是被推还是拉，并控制自身的运动。科学家发现，细胞运动，环境的感知以及细胞内蛋白质活化状态的复杂相互作用共同产生了耦合的机械和化学行进波，并在其中编码了方向信息。
反馈回路
机械波表现为细胞的密集区域和稀疏区域在空间和时间上交替变化。化学波表现为蛋白质活性，并由细胞运动和机械反馈触发。细胞的化学反应进而驱动细胞形状变化和运动，从而通过细胞力学闭合反馈回路。在此耦合系统中，由于反馈和放大，这些机械和化学波会自发出现。
在正常的未受伤细胞层中，这些波没有优选的方向传播，但是当在一侧引入人工伤口时，波会重新定向以完全远离伤口传播。因此，研究人员假设，电波可能是一种交流工具，可以使细胞远离伤口，从而不能直接“看到”伤口，从而感觉到该走哪条路。
阅读海浪
密度波使细胞的邻居沿着波传播的方向推拉。由于施加在单元格上的科普瑞力在每个波浪的波峰和波谷之间相等且相反，因此结果是单元格只是来回移动了很小的距离而没有任何净运动。实际上，细胞无法知道电波的方向，因此无法获得有关伤口位置的信息。
这是第二次蛋白质活性波进入的地方。由于蛋白质激活的延迟，它在密度波之后稍稍撞击细胞。而且由于蛋白质的活性控制着细胞移动的速度，因此两波之间的延迟使细胞在沿伤口方向拉动时可以快速移动，而在被推开时则可以缓慢移动。这样，细胞可以破坏对称性并开始朝着伤口朝优选方向移动。
失衡实验
京都大学的研究人员在体外实验中，在基底上放置真实细胞的过程中观察到了伤口愈合的这种失衡行为。他们使用一种新颖的显微镜技术，使他们能够测量每个细胞内的蛋白质活性：对该蛋白质进行了修饰，使其在激活时会亮起，从而揭示了遍及整个细胞层的蛋白质激活波。研究人员能够定量地预测波型，然后他们也可以通过实验观察到。更令人惊讶的是，他们还发现，两个波之间的延迟接近理论上预测的最佳值，该延迟允许细胞从波中提取最大信息。
自组织的这种机制对于允许在细胞层内的较大距离上进行健壮和自发的方向通讯而言，是卓著的。它显示了一种协调的行为可以在我们的身体中出现的方法，可以帮助他们康复和成长。
