Microscale investigation of the anisotropic swelling of cartilage tissue and cells in response to hypo‐osmotic challenges
Notice bibliographique
Résumé
Tissue swelling represents an early sign of osteoarthritis, reflecting osmolarity changes from iso- to hypo-osmotic in the diseased joints. Increased tissue hydration may drive cell swelling. The opposing cartilages in a joint may swell differently, thereby predisposing the more swollen cartilage and cells to mechanical injuries. However, our understanding of the tissue-cell interdependence in osmotically loaded joints is limited as tissue and cell swellings have been studied separately. Here, we measured tissue and cell responses of opposing patellar (PAT) and femoral groove (FG) cartilages in lapine knees exposed to an extreme hypo-osmotic challenge. We found that the tissue matrix and most cells swelled during the hypo-osmotic challenge, but to a different extent (tissue: <3%, cells: 11%-15%). Swelling-induced tissue strains were anisotropic, showing 2%-4% stretch and 1%-2% compression along the first and third principal directions, respectively. These strains were amplified by 5-8 times in the cells. Interestingly, the first principal strains of tissue and cells occurred in different directions (60-61° for tissue vs. 8-13° for cells), suggesting different mechanisms causing volume expansion in the tissue and the cells. Instead of the continuous swelling observed in the tissue matrix, >88% of cells underwent regulatory volume decrease to return to their pre-osmotic challenge volumes. Cell shapes changed in the early phase of swelling but stayed constant thereafter. Kinematic changes to tissue and cells were larger for PAT cartilage than for FG cartilage. We conclude that the swelling-induced deformation of tissue and cells is anisotropic. Cells actively restored volume independent of the surrounding tissues and seemed to prioritize volume restoration over shape restoration. Our findings shed light on tissue-cell interdependence in changing osmotic environments that is crucial for cell mechano-transduction in swollen/diseased tissues.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».