Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/31427
Type: Tese
Title: Análise estatística de agregados celulares na formação de redes vasculares
Authors: Ana Paula Alves
First Advisor: Ubirajara Agero Batista
First Co-advisor: Oscar Nassif de Mesquita
First Referee: Luiz Orlando Ladeira
Second Referee: Marcelo Lobato Martins
Third Referee: Ana Maria de Paula
metadata.dc.contributor.referee4: Allbens Atman Picardi Faria
Abstract: Este trabalho apresenta um estudo experimental da vasculogênese em embriões de galinha sob uma perspectiva física. Utilizamos conceitos de física estatística associados à ciência de redes para caracterizar a auto-organização dos aglomerados celulares em uma rede única de capilares. Para isso, acompanhamos por meio da microscopia ótica de campo claro a formação da rede vascular durante 15 horas do desenvolvimento embrionário. Avaliamos a auto-organização dos aglomerados de células endoteliais em embriões controles, sem tratamento, e em embriões tratados com bevacizumabe (Avastin), um anticorpo que inibe a sinalização do fator de crescimento de célula endotelial [do inglês vascular endothelial growth factor (VEGF)]. Neste trabalho estudamos a vasculogênese no embrião controle, ou seja sem restrição de VEGF, e caracterizamos a formação da rede vascular discutindo os princípios físicos que conduzem o comportamento coletivo dos aglomerados celulares na formação da rede vascular. Além disso, caracterizamos as topologias das redes vasculares diminuindo a concentração de VEGF livre. Para isso, desenvolvemos uma metodologia para extrair a partir de imagens capturadas ao longo da formação da rede vascular: os padrões binários, as topologias de rede e as matrizes de adjacência. A caracterizacão dos padrões binários é realizada medindo-se a densidade de vasos, o número de aglomerados celulares e a densidade do maior aglomerado conectado. A partir das topologias de rede extraímos as matrizes de adjacência e caracterizamos a formação da rede vascular por meio das métricas usuais de rede, tais como: distribuição de graus, coefciente de agrupamento médio, menor caminho médio e coefcientede correlação dos graus entre outros. Essas análises permitiram monitorar a emergência do maior aglomerado conectado fornecendo evidências quantitativas dos efeitos disruptivos que o Avastin exerce sobre as topologias do tipo árvore exibidas nas redes vasculares dos embriões controles.
Abstract: In this work we present an experimental study of vasculogenesis in chicken embryos from a physics point of view. We use statistical physics and the network science to characterize the self-organization of cell clusters forming a single vascular network. The vascular network formation was observed by means bright-field microscopy during 15 hours of embryonic development. We quantity the self-organization of endothelial cell clusters forming a single vascular network in control embryos and in embryos treated with bevacizumab (Avastin), an antibody that inhibits the signalization of the vascular endothelial growth factor, VEGF. In this work our aim is twofold: first we propose to study vasculogenesis on control embryos, it means without VEGF restriction, in order to characterize the vascular network formation and discuss physical principles that may be driven the collective behavior in the system. Second, we characterize the vascular network formation applying a drug that binds to VEGF decreasing the free VEGF in extracellular matrix. In order to get quantitative parameters from the original images sequence we developed a methodology to extract binary patterns, network topologies and the adjacency matrices. This methodology allows us to make an accurate characterization of the endothelial cell clusters forming a single vascular network in control embryos and in Avastin-treated embryos. This characterization accounts for statistical parameters such as vessels density, cord length, number of cell clusters, fractal dimension and the largest cluster density. Also we characterized the system by means of the usual network metrics suchas: the degree distribution, average clustering coeficient, average short path length, and assortativity among others. From these studies we were able to monitor the growth of the largest connected cluster in the system and provide quantitative evidences of the disruptive effects that Avastin has on the tree structure of vascular networks.
Subject: Física estatística
Microscopia ótica
Física, teses
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/31427
Issue Date: 17-Aug-2018
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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