Un nou model matematic descoperă cum țesutul din jur contribuie la vindecarea rănilor
Un nou model matematic dezvoltat de cercetători de la Universitatea din Bristol oferă o mai bună înțelegere a procesului de vindecare a rănilor.
Studiul, publicat în revista Physical Review Letters, se bazează pe cercetările anterioare efectuate pe musculițe de oțet, unde cercetătorii au observat cum celulele epiteliale se deplasează pentru a acoperi o rană. Un aspect esențial al reparării rănilor este re-epitelizarea, procesul prin care celulele pielii se extind pentru a reconstrui bariera protectoare exterioară a corpului. Atunci când acest proces se întrerupe, rănile pot rămâne deschise și vulnerabile la infecții, ceea ce face importantă înțelegerea mecanismelor fizice și a forțelor care contribuie la închiderea eficientă a acestora.
Pentru a explora cum funcționează acest pas în vindecare la nivelul celulelor individuale, echipa de cercetare a studiat repararea rănilor în musculițe de oțet. Folosind instrumente avansate de învățare profundă pentru a analiza mii de celule, au descoperit că celulele din aripa musculiței sunt aranjate într-un model organizat; fiecare celulă are simetrie cap-la-coadă și tinde să se alinieze pe axa lungă a aripii.
Noul model matematic dezvoltat a avut ca scop înțelegerea modului în care aceste modele de aliniere celulară influențează modul în care o rană se închide. Modelul a tratat țesutul ca pe un fluid compus din numeroase particule de formă alungită și aliniate. Această abordare le-a permis cercetătorilor să estimeze cum forțele anterior neglijate, care acționează în țesutul din jurul rănii, afectează închiderea.
Modelul a prezis că aceste forțe de „masă” din jur pot determina o rană care începe rotund să devină întinsă sau comprimată pe măsură ce se închide, aliniindu-se cu direcția naturală a țesutului înconjurător. Când cercetătorii au comparat predicțiile lor cu datele experimentale, au găsit exact acest tipar; forma rănii s-a schimbat în conformitate cu orientarea țesutului.
Această cercetare subliniază importanța forțelor generate în țesutul din jurul unei răni, care au fost până acum neglijate de modelele mecanice anterioare ale re-epitelizării. De asemenea, scoate în evidență importanța colaborării interdisciplinare, deoarece fără observațiile experimentale privind alinierea celulară, nu am fi putut deduce un model pentru aceste forțe de masă ale țesutului.
Tanniemola Liverpool a adăugat: „Cercetarea noastră a descoperit că forțele generate de țesutul din jur joacă un rol major în cât de repede se vindecă o rană. Când țesutul trage în interior, rana se închide mai repede. Când țesutul împinge în exterior, închiderea rănii încetinește. Modelul pe care l-am dezvoltat sugerează că alinierea celulelor din jurul rănii poate crea perturbări temporare în acest model ordonat, dar aceste mici nereguli dispar pe măsură ce rana se închide în cele din urmă.”
