細胞詰まりの境界に乗る：ヒト角膜内皮の幾何学、トポロジ、および相

固有の老化と外科的操作中の内皮細胞の既知の喪失による移植前の眼底角膜の生存率を評価することが重要です。角膜内皮細胞は複雑な基底および傍細胞形状を持ち、特に卵形のex in vivo組織では、正確に測定するのが困難です。この研究では、内皮の幾何学、トポロジー、および相を特徴付けるために、これらのヒト角膜の画像のセグメント細胞に校正促進された重心ボロノイ図を使用しました。六角形細胞が内皮を支配し、ほとんどの異なる胸膜は、内皮細胞密度範囲のほとんどを介して自己類似のトポロジカルコアーズを示す5つの異なる胸膜で構成されていました。細胞のサイズと形状の間には線形関係がありましたが、6を超える細胞は、より少ない細胞よりも大きな割合で存在していました。六角形の細胞の規則性は安定しており、密度に大きく依存していませんでした。細胞および組織相も調べられ、最近発見された「細胞詰まり」相転移境界と比較して、細胞形状指数を使用しました。画像は、密度とは無関係ですが、六角形の規則性に依存して、境界にまたがるさまざまな形状指標を持つ流体内皮を示しました。細胞は、境界を中心とした二峰性分布を示し、流体側に細胞の最大の割合がありました。境界の肩は、エネルギー障壁を横切る形状変換を介して位相切り替えを示唆しており、どちらの側にも明確に異なるサイズと形状の特性を持っています。通常の六角形細胞は境界に最も近かった。この研究は、角膜内皮が、確立された物理的法則を特徴とするガラスの粘性フォームとして作用することを示しました。内皮細胞死は一時的に局所的に細胞の流動性を増加させ、その後、多様な細胞集団の妨害によって逮捕され、小細胞の少量と形状の変化を介して、隣人によって所定の位置にロックされるようになり、それにより、エネルギー消費量が少ない構造的平等を維持します。

It is important to assess the viability of eye-banked corneas prior to transplantation due to inherent senescence and known loss of endothelial cells during surgical manipulation. Corneal endothelial cells have a complex basal and paracellular shape making them challenging to accurately measure, particularly in oedematous ex vivo tissue. This study used calibrated centroidal Voronoi Diagrams to segment cells in images of these human corneas, in order to characterize endothelial geometry, topology, and phase. Hexagonal cells dominated the endothelia, with most comprised of five different pleomorphs exhibiting self-similar topological coarsening through most of the endothelial cell density range. There was a linear relationship between cell size and shape, though cells with greater than six sides were present in larger proportions than cells with less. Hexagonal cell regularity was stable and largely independent of density. Cell and tissue phase was also examined, using the cell shape index relative to the recently discovered 'cell jamming' phase transition boundary. Images showed fluid endothelia with a range of shape indices spanning the boundary, independent of density but dependent on hexagonal regularity. The cells showed a bimodal distribution centred at the boundary, with the largest proportion of cells on the fluid side. A shoulder at the boundary suggested phase switching via shape transformation across the energy barrier, with cells either side having distinctly different size and shape characteristics. Regular hexagonal cells were closest to the boundary. This study showed the corneal endothelium acts as a glassy viscous foam characterized by well-established physical laws. Endothelial cell death transiently and locally increases cell fluidity, which is subsequently arrested by jamming of the pleomorphically diverse cell collective, via rearrangement and shape change of a small proportion of cells, which become locked in place by their neighbours thereby maintaining structural equilibrium with little energy expenditure.