Исследователи деконструируют восстановление тканей
Морфология раны (левая колонка) и деформируемость рубца in vivo. Предоставлено: Wietecha et al., Nat. Comm., 2020

Исследователи ETH более детально разобрали механизмы, которые контролируют заживление ран и образование рубцов. С этой целью биологи и инженеры разработали новый метод, который позволяет впервые измерить биомеханические свойства заживающей ткани in vivo.

Любой, кто получил травму, надеется на скорейшее выздоровление. Но раны, которые заживают слишком быстро, могут плохо заживать: если концентрация определенных факторов роста становится слишком высокой, а процесс заживления выходит за пределы отметки, то образуются выпуклые (в техническом жаргоне: гипертрофические) рубцы, и даже окружающая кожа теряет часть своей эластичности. К такому выводу пришли Сабина Вернер из Института молекулярных наук о здоровье и Эдоардо Мазза из Института механических систем, и их две исследовательские группы пришли к совместным исследованиям.

Сложные взаимодействия

Как только что сообщили исследователи в журнале Nature Communications, они деконструировали сложные механизмы, которые более детально контролируют процесс восстановления тканей и образования рубцов. Их текущая работа, которая стала возможной благодаря флагманскому проекту Университетской медицины Цюриха Skintegrity, сосредоточена на сигнальной молекуле: активине. Эта молекула играет важную роль как в заживлении ран, так и при раке. «Мы показали, насколько глубоко отдельная сигнальная молекула влияет на сложное взаимодействие между клетками и их средой», — говорит Вернер.

Чем больше количество активина в ране, тем больше клеток соединительной ткани. Более высокие концентрации активина также изменяют состав так называемого внеклеточного матрикса, каркаса, окружающего клетки раны. В этом каркасе, который вырабатывается и ремоделируется клетками, более высокие концентрации активина приводят к большему накоплению коллагена, и волокна коллагена также более сильно сшиты друг с другом. Хотя это способствует скорости заживления ран, это также приводит к тому, что поврежденные ткани становятся жесткими и затвердевающими.

Влияние на процесс заживления

За время своего междисциплинарного сотрудничества исследователи многому научились друг у друга, подчеркивая двух ведущих авторов, молекулярного биолога Матеуша Витеча и инженера-механика Марко Пенсальфини. В то время как биохимический и биоинформационный анализ молекулярных процессов в ране дал инженерам возможность расширить свое понимание механобиологии тканей, разработка новых технологий измерения ран стала новой почвой для биологов. В результате появился метод измерения биомеханических свойств заживляющей ткани in vivo впервые.

Этот новый метод позволит проводить раннюю диагностику и отслеживать процесс восстановления тканей с течением времени, а полученные знания могут даже позволить врачам влиять на него, говорит Вернер; Как повлиять на заживление будет зависеть от типа и места травмы. Если рана может стать хронической, возможно, будет возможно вмешательство для ускорения процесса заживления, например, путем обогащения концентрацией активина или матриксных белков, на которые влияет активин, добавляет она. Когда дело доходит до травм лица, было бы целесообразно замедлить процесс заживления и тем самым уменьшить рубцевание, например, путем блокирования сигналов активина. Однако в настоящее время таким приложениям еще далеко. «Наш междисциплинарный подход улучшает наше понимание процессов заживления и, таким образом, закладывает основу для будущих клинических применений», — говорит Мазза.

Флагманский проект Skintegrity

Кожа защищает наше тело и служит важным барьером. Серьезные и распространенные проблемы включают большие острые раны, но также и хронические язвы. В 2016 году Университет медицины Цюриха запустил флагманский проект Skintegrity, который объединяет опыт 30 исследовательских групп со всего ETH, Университета Цюриха и Университетских больниц Цюриха. Целью проекта является получение подробного понимания молекулярных, клеточных и биомеханических механизмов, лежащих в основе восстановления нормальной и поврежденной ткани и различных кожных заболеваний. Врачи, биологи, материаловеды и инженеры тесно сотрудничают в разработке новых методов и подходов с целью улучшения диагностики и лечения основных кожных заболеваний, острых и хронических ран.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *