Заполнение зазоров
Кожа не только обеспечивает необходимый защитный барьер от инородных материалов и патогенов, но также помогает организму удерживать различные жидкости и электролиты.
Когда этот барьер поврежден, последствия могут быть разрушительными. Могут возникнуть язвы, кровотечения и бактериальные инфекции, и вероятность их возникновения увеличивается, чем дольше раны остаются открытыми.
К счастью, листы эпителиальных клеток самовосстанавливаются.
В тот момент, когда целостность барьера нарушается, клеточные механизмы запускаются, чтобы закрыть брешь. Клетки начинают ползти вперед, и в клетках, окружающих рану, образуются сократительные кабели, которые помогают закрыть разрыв. В течение нескольких лет ученые много узнали о том, как клетки координируют эти процессы и быстро заживляют раны.
В большинстве случаев здоровые клетки кожи, отвечающие за заживление ран, полагаются на поддерживающий слой под ними. Этот слой состоит из липких белков и известен как внеклеточный матрикс (ЕСМ), который обеспечивает им поддержку для прикрепления и ползания.
Однако в случае хронических или тяжелых ран нижележащие слои также могут быть повреждены.
Окружающие клетки также могут быть неспособны заменить белки ЕСМ. Тем не менее, восстановление этих промежутков, известных как несращенные промежутки, действительно происходит, хотя и медленнее и с повышенной вероятностью инфекции или других осложнений. Так что вопрос остался; как клетки закрывают бреши в защитных эпителиальных барьерах, где нижележащие слои также повреждены или ECM разрушен?
Этот вопрос был в центре внимания исследования под руководством главного исследователя (PI) MBI профессора Чви Тек Лим и соруководителя исследования профессора Бенуа Ладу, а также доцента MBI PI Юсуке Тоямы.
Их результаты показывают, что закрытие несвязанных промежутков происходит исключительно за счет «сокращения кошельковой нити». Используя комбинацию клеточных культур, микротехнологий и измерений силы, ученые обнаружили, что «перетягивание каната» клеток на краю зазора приводит в действие механические силы, ответственные за закрытие зазора.
Ячейки на краю неприлипающей щели все еще прикреплены к ECM.
Затем эти клетки распространяются как можно дальше к центру разрыва. Измерение направления силы показало, что эти клетки фактически отталкиваются от зазора.
Хотя это может показаться нелогичным, на самом деле это стабилизирует ячейки, аналогично консольному мосту, где опора с обоих концов закрепляет расширение моста в пространстве до тех пор, пока две стороны в конечном итоге не встретятся посередине. После того, как клетки проникли в щель как можно дальше, поперек клеток образуется сократительный кабель типа "кошелек", охватывающий щель. Сила, проявляемая этими клетками, меняется на противоположную, и клетки начинают притягивать друг друга к центру промежутка, постоянно ускоряя сокращение белкового кабеля. По мере того, как клетки перемещаются внутрь, чтобы закрыть пустое пространство, больше сократительных кабелей могут протянуться через разрыв и соединиться с другой стороной.
Эти кабели могут быстро сжиматься, что приводит к образованию подвешенного слоя ячеек над зазором и полному закрытию раны.
Механизм «перетягивания каната», выявленный в этом исследовании, дает яркую демонстрацию того, как клетки проявляют направленные силы для усиления биологических процессов. Это новое знание механических свойств кожи и внутренних эпителиальных клеток может привести к успехам в заживлении ран, особенно в случаях, когда ECM скомпрометирован. Поскольку хронические раны, язвы и язвы являются частым осложнением при некоторых заболеваниях, особенно связанных со старением, крайне важно, чтобы исследователи лучше понимали механизмы, задействованные в их восстановлении.
Это, несомненно, приведет к улучшению лечения ран.