Cellen navigeren door complexe omgevingen door fysieke en chemische signalen waar te nemen en erop te reageren. Hier zijn verschillende manieren waarop cellen obstakels kunnen vermijden tijdens het bewegen:

1. Direct contact: Cellen kunnen hun buitenmembraan of gespecialiseerde structuren zoals filopodia of microvilli gebruiken om rechtstreeks contact te maken met de fysieke eigenschappen van hun omgeving en deze waar te nemen. Wanneer een cel een obstakel tegenkomt, kan hij de barrière fysiek ‘voelen’ en zijn beweging dienovereenkomstig aanpassen.

2. Chemische detectie: Cellen geven vaak signaalmoleculen of enzymen vrij om hun omgeving te onderzoeken. Door chemische gradiënten of de aanwezigheid van specifieke moleculen waar te nemen, kunnen cellen obstakels detecteren en alternatieve paden kiezen. Sommige cellen worden bijvoorbeeld aangetrokken door voedingsstoffen of stoten zich af van schadelijke stoffen, waardoor ze zich van obstakels af bewegen.

3. Polariteit en besturing: Veel cellen hebben een gepolariseerde morfologie met een voorrand en een achterrand. De leading edge bevat gespecialiseerde structuren die betrokken zijn bij het waarnemen van en reageren op de omgeving. Cellen kunnen hun beweging sturen door de richting en activiteit van deze structuren dynamisch te controleren, waardoor ze om obstakels heen kunnen navigeren.

4. Contactremming van voortbeweging: Sommige cellen vertonen contactremming van de voortbeweging, wat betekent dat hun beweging stopt of van richting verandert wanneer ze in contact komen met een andere cel of oppervlak. Dit mechanisme helpt overbevolking te voorkomen en zorgt ervoor dat cellen zich kunnen verspreiden en de omgeving efficiënt kunnen verkennen.

5. Mechanotransductie: Cellen kunnen mechanische krachten in hun omgeving waarnemen en hierop reageren via gespecialiseerde eiwitten. Wanneer een cel een obstakel tegenkomt, kunnen mechanotransductieroutes veranderingen in het cytoskelet van de cel veroorzaken, wat leidt tot aanpassingen in de vorm en beweging ervan.

6. Leren en aanpassen: Na verloop van tijd kunnen cellen leren en zich aanpassen aan hun omgeving door hun gedrag aan te passen op basis van eerdere interacties met obstakels. Dit ‘geheugen’ kan in stand worden gehouden door middel van cellulaire signalering en epigenetische veranderingen, waardoor cellen in de toekomst efficiënter kunnen reageren op soortgelijke obstakels.

7. Collectieve migratie: In meercellige omgevingen bewegen cellen zich vaak collectief als een groep. Door hun bewegingen te coördineren en informatie uit te wisselen, kunnen cellen obstakels efficiënter waarnemen en erop reageren. Bij dit collectieve gedrag kan cel-celadhesie, leidercellen en signaalmechanismen betrokken zijn.

De combinatie van deze mechanismen zorgt ervoor dat cellen effectief door complexe omgevingen kunnen navigeren, hun omgeving kunnen verkennen en zich kunnen aanpassen aan de verschillende obstakels die ze kunnen tegenkomen tijdens migratie en andere cellulaire processen.