Naukowcy: Nowe spojrzenie na gojenie ran. Co przyspieszy ten proces?

Naukowcy: Nowe spojrzenie na gojenie ran. Co przyspieszy ten proces?

Dodano: 1
Opatrunek
Opatrunek / Źródło: Unsplash / Payam Tahery
Zespół pod kierownictwem naukowców z Washington University w St. Louis po raz pierwszy ustalił, jak zaczyna się proces gojenia ran. Może to dostarczyć nowych informacji na temat gojenia się ran, zwłóknień i... przerzutów raka.

Zespół kierowany przez Delarama Shakibę, doktoranta z NSF Science and Technology Center for Engineering Mechanobiology (CEMB) w McKelvey School of Engineering, odkrył sposób, w jaki fibroblasty lub zwykłe komórki w tkance łącznej oddziałują z macierzą zewnątrzkomórkową, która zapewnia wsparcie strukturalne oraz wskazówki biochemiczne i biomechaniczne dla komórek. Zespół odkrył rekurencyjny proces, który zachodzi między komórkami a ich otoczeniem, a także strukturami w komórkach, które były wcześniej nieznane.

Wyniki badań zostały opublikowane w ACS Nano. Starsi autorzy artykułu to Guy Genin, Harold i Kathleen Faught profesor inżynierii mechanicznej w McKelvey School of Engineering oraz Elliot Elson, emerytowany profesor biochemii i biofizyki molekularnej na School of Medicine.

Nowe odkrycia

– Kliniczne wysiłki mające na celu zapobieganie postępowi chorób fibrokontraktycznych, takich jak blizny i zwłóknienia, były w dużej mierze nieskuteczne, po części dlatego, że mechanizmy, których komórki używają do interakcji z otaczającymi je włóknami białkowymi, są niejasne – powiedział Shakiba. – Odkryliśmy, że fibroblasty używają zupełnie innych mechanizmów we wczesnych, i myślę, że najbardziej uleczalnych etapach tych interakcji i że ich reakcje na leki mogą być zatem przeciwieństwem tego, czym byłyby na późniejszych etapach.

Genin, który jest współdyrektorem CEMB, powiedział, że proces ten od pewnego czasu „hamuje” badaczy mechanobiologii.

– Naukowcy zajmujący się mechanobiologią sądzili, że komórki wyciągają kolagen z macierzy zewnątrzkomórkowej, sięgając długimi wypustkami, chwytając i odciągając – powiedział Genin. – Odkryliśmy, że tak nie jest. Komórka musi najpierw wydostać się na zewnątrz przez kolagen, a następnie zamiast się chwycić, zasadniczo wystrzeliwuje małe „włoski” lub filopodia z boków ramion, wciągając kolagen.

Teraz, kiedy rozumieją ten proces, mogą kontrolować kształt, jaki przyjmuje komórka.

– Wraz z naszymi kolegami z CEMB na Uniwersytecie Pensylwanii byliśmy w stanie zweryfikować niektóre modele matematyczne, aby przejść przez proces inżynieryjny i znamy teraz podstawowe zasady, którymi kierują się komórki – powiedział. – Możemy teraz zacząć projektować określone bodźce, aby nakierować komórkę tak, aby zachowywała się w określony sposób w budowaniu struktury inżynierii tkankowej.

Dwa sposoby kontroli kształtu komórek

Naukowcy dowiedzieli się, że mogą kontrolować kształt komórki na dwa sposoby: po pierwsze, kontrolując granice wokół niej, a po drugie, hamując lub zwiększając regulację poszczególnych białek biorących udział w przebudowie kolagenu.

Fibroblasty ściągają razem brzegi rany, powodując jej kurczenie się lub zamykanie. Kolagen w komórkach następnie przebudowuje macierz zewnątrzkomórkową, aby całkowicie zamknąć ranę. Tutaj do gry wkracza mechanobiologia.

– Istnieje równowaga między napięciem a kompresją wewnątrz komórki, która jest świeżo wystawiona na działanie białek włóknistych – powiedział Genin. – W filamentach aktynowych jest napięcie i modulując tę równowagą, możemy sprawić, że urosną do niezwykle długich rozmiarów. Możemy powstrzymać przebudowę lub ją zintensyfikować.

Zespół wykorzystał technikę mapowania 3D – po raz pierwszy w przypadku kolagenu – wraz z modelem obliczeniowym do obliczenia odkształcenia 3D i pól naprężeń wytwarzanych przez wypukłości komórek. Wraz z akumulacją kolagenu w komórkach, przebudowa i wyrównanie włókien kolagenowych wywołane napięciem doprowadziły do ​​powstania szlaków kolagenowych. Wymaga to interakcji między komórkami, dzięki którym komórki mogą oddziaływać mechanicznie.

– Nowe metody mikroskopii, inżynierii tkankowej i modelowania biomechanicznego znacznie poszerzają naszą wiedzę na temat mechanizmów, za pomocą których komórki modyfikują i naprawiają tkankę, w której się znajdują – powiedział Elson. – Włókniste struktury komórkowe generują i kierują siłami, które obkurczają i zmieniają orientację ich zewnątrzkomórkowego środowiska włóknistego. Rodzi to nowe pytania dotyczące mechanizmów molekularnych tych funkcji oraz sposobu, w jaki komórki regulują wywierane przez nie siły i jak zarządzają zakresem deformacji macierzy.

– Gojenie się ran jest doskonałym przykładem tego, jak te procesy są ważne z fizjologicznego punktu widzenia – powiedział Genin. – Będziemy w stanie uzyskać wgląd w to, jak wyszkolić komórki, aby nie zagęszczały nadmiernie kolagenu wokół nich.

Źródło: eurekalert.org
 1
  • W moim przypadku naprawdę dobrze na różnego rodzaju otarcia czy odparzenia sprawdza się Octenicare. Świetny preparat. Ma działanie antybakteryjne, przeciwzapalne i regeneracyjne.
    Dodaj odpowiedź 0 0
      Odpowiedzi: 0

    Czytaj także