Assassment of nanomechanical changes of cells including the surface layer of glycocalyx.

Abstract

W niniejszej pracy przedstawiono analizę danych eksperymentalnych uzyskanych dla komórek śródbłonka i komórek nowotworowych, zmierzonych metodą nanoindentacji próbnikiem kulowym. Korzystając z modelu Hertza oraz teorii Aleksander-de Gennes wykonano analizę krzywych indentacji. Otrzymane wartości przedstawiono w postaci przestrzennych map analizowanych parametrów nanomechanicznych, tj. modułu elastyczności oraz długości i gęstości szczepienia glikokaliksu, jak również odpowiadającym im histogramom obrazującym rozkład Logarytmiczny Normalny otrzymanych wartości. Następnie na podstawie przeprowadzonej analizy statystycznej oraz analizie wariancji ANOVA wyznaczono wartości średnie modułu elastyczności badanych komórek jak również wartości średnie długości i gęstości szczepienia włókien glikokaliksu. Otrzymane wyniki wskazują, iż pod wpływem hiperglikemii następuje wzrost sztywności (wzrost modułu elastyczności) oraz redukcja długości glikokaliksu w komórkach śródbłonka (linia HUVEC) . Natomiast dla komórek nowotworowych płaskonabłonkowego raka płuc (linia A549) w warunkach hiperglikemii moduł elastyczności jest znacząco mniejszy niż dla komórek śródbłonka. Dodatkowo dla linii nowotworowej otrzymane parametry glikokaliksu wskazują na brak redukcji glikokaliksu w warunkach hiperglikemii.This work presents the analysis of experimental data obtained for endothelial cells (HUVEC line) and tumor cells (A549 line), measured by using the nanoindentation method with a spherical AFM probe. By using the Hertz model and Alexander-de Gennes theory of polymer brushes an analysis of the indentation curves was performed. The obtained values are presented in the form of spatial maps of the analyzed nanomechanical parameters, i.e. the elastic modulus and the length and the grafting density of glycocalyx layer. The all data was presented in the form of histograms illustrating the Logarithmic Normal distribution of the obtained values. Next, on the basis of statistical analysis and ANOVA test, the mean values of the elastic modulus of the studied cell were determined as well as the mean values of the length and grafting density of glycocalyx brush.The obtained results indicate that under the influence of hyperglycemia, there is an increase in stiffness (increase of the elastic modulus) and reduction of the length of glycocalyx in endothelial cells (HUVEC line). However, for tumor cells (line A549) incubated in hyperglycemic conditions, the elastic modulus is significantly smaller than for endothelial cells. In addition, for the tumor cells, the obtained parameters of glycocalyx indicate an absence of reduction of glycocalyx under hyperglycemia condition