Стенка матки отвечает на давление изнутри так, как отвечает надуваемый шарик: сначала податливо, потом всё более упрямо. Но если шарик просто растягивается, то матка сопротивляется благодаря сети из коллагеновых волокон, которая сначала расправляется, а затем натягивается и не пускает дальше. Чтобы понять, как перестройка этой сети меняет работу органа, исследователи взяли сегменты матки мыши и надули их крошечным баллоном внутри рентгеновского микротомографа. Каждый шаг надувания снимали с разрешением десять микрометров, то есть в десять раз тоньше человеческого волоса.
Затем половину образцов выдержали в растворе глутаральдегида — вещества, которое сшивает белки между собой, как клей соединяет нити в жёсткую сетку. После такой обработки коллаген перестаёт скользить и расправляться, и ткань должна стать заметно твёрже. Так и вышло: обработанные сегменты требовали большего давления на всех уровнях надувания, а работа, затраченная на растяжение, выросла. Чтобы перевести эти наблюдения в числа, учёные построили компьютерную модель стенки матки как однородного материала с двумя семействами волокон. Параметры модели подбирали так, чтобы расчётные контуры совпадали с измеренными на снимках. Ошибка подгонки не превысила трёх процентов.
Раньше, чтобы увидеть изменения коллагена, делали гистологию — тонкий срез ткани под микроскопом. Но срез показывает состав, а не то, как ткань поведёт себя под нагрузкой. Теперь же по данным надувания можно количественно оценить механические последствия ремоделирования, то есть перестройки ткани. Это открывает путь к изучению старения, болезней и токсических воздействий, при которых изменения коллагена могут быть гораздо меньше, чем при обработке глутаральдегидом. Следующим шагом будет проверка, какие минимальные изменения механики метод способен уловить, а также учёт слоистости стенки, активного сокращения мышц и вязкости, чтобы приблизить модель к живой ткани. Пока же баллонный катетер диаметром с грифель карандаша продолжает выведывать у матки её секреты.
Баллонный катетер, которым надували матку мыши, имеет диаметр 1 мм — примерно как грифель карандаша.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.