بال مگس توانایی ترمیم زخم دارد

به نقل از آی‌ای، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور کوری اوهرن کشف کرد که سرعت بسته شدن زخم بین مراحل جنینی و لاروی مگس‌های میوه به طور قابل توجهی متفاوت است و زخم‌های جنینی آنها خیلی سریع‌تر بسته می‌شوند.

این مشاهدات حاکی از یک اثر حیاتی در طول رشد اولیه است، جایی که بسته شدن سریع زخم برای جلوگیری از تاخیرهای بالقوه رشد و تغییرات بافت بدشکل ضروری است.

با این حال، پژوهشگران خاطرنشان کردند که این روند بهبودی سریع در مرحله جنینی هزینه دارد.

زخم‌های بهبود یافته گل‌مانند

طبق اظهارات دانشمندان، سلول‌های نزدیک زخم تحت کشش و کشیدگی قابل توجهی قرار می‌گیرند که توسط ماتریکس خارج سلولی منقبض می‌شوند و در نتیجه زخم‌ها به شکل گل بهبود می‌یابند.

در مقابل، سلول‌های مرحله لاروی نیز در طول بهبودی کشیده می‌شوند، اما زمان بیشتری برای بازگشتن به شکل اولیه خود دارند.

پژوهشگران یک مدل رایانه‌ای جدید ایجاد کردند که بافت اپیتلیال را به عنوان مجموعه‌ای از سلول‌های منفرد و قابل تغییر شکل می‌دهد و به درک دقیق‌تری از رفتار سلولی در طول بهبود زخم کمک می‌کند.

این کشف نه تنها درک زیست‌شناسی رشد را گسترش داد، بلکه نویدبخش توسعه درمان‌هایی برای اختلالات مادرزادی با شناسایی مکانیسم‌هایی برای ترویج درمان مناسب زخم در مراحل اولیه جنینی است.

اوهرن استاد مهندسی مکانیک و علم مواد، فیزیک و فیزیک کاربردی دانشگاه ییل گفت: آنچه ما متوجه شدیم این است که در مرحله اولیه رشد، زخم بسیار سریع‌تر بسته می‌شود.

زخم‌های بال‌های مگس میوه از طریق فرآیندی بهبود می‌یابند که در آن ماتریکس خارج سلولی مانند یک رشته در اطراف زخم منقبض می‌شود و سلول‌ها را می‌کشد تا آن را ببندد. این بسته شدن در مرحله جنینی، سریع‌تر اتفاق می‌افتد و به ایجاد سلول‌های کشیده در نزدیکی زخم منجر می‌شود.

با بسته شدن زخم، سلول‌ها به تدریج به شکل اولیه خود باز می‌گردند. در مرحله لاروی، جایی که بهبودی کندتر است، سلول‌ها کشیده می‌شوند، اما زمان بیشتری برای استراحت دارند. به طور کلی، این فرآیند یکپارچگی بافت را از طریق فعل و انفعالات پیچیده سلولی بازیابی می‌کند.

اوهرن توضیح داد: وقتی این رشته، زخم را به سرعت می‌بندد، سلول‌ها کشیده می‌شوند. سلول‌ها همگی به لبه‌های زخم می‌چسبند، بنابراین وقتی زخم کوچک و بسته می‌شود، سلول‌ها باید کشیده شوند و این بسته شدن سریع باعث می‌شود که سلول‌های نزدیک زخم بسیار نازک‌تر و کشیده‌تر از حالت اولیه شوند.

بینش‌های درمانی جدید

این تیم در ابتدا به طور دقیق داده‌های تجربی را در مورد بهبود زخم در بال‌های مگس میوه در مراحل مختلف رشد، تجزیه و تحلیل کرد. با این حال در نهایت، آنها یک رویکرد محاسباتی را پس از به دست آوردن بینش از داده‌های تجربی اتخاذ کردند.

آنها شبیه‌سازی‌های پیچیده‌ای را برای مدل‌سازی تعامل پیچیده پویایی سلولی، مکانیک ماتریکس خارج سلولی و رفتار بافت در حین بهبود ایجاد کردند.

این شبیه‌سازی‌ها به ‌عنوان آزمایشگاه‌های مجازی عمل می‌کردند و به پژوهشگران این امکان را می‌دادند که واکنش‌های سلول‌ها به زخم‌ها را در هر دو بافت جنینی و لاروی مشاهده و مقایسه کنند.

آنها از طریق بررسی و مقایسه دقیق، اختلاف قابل توجهی را کشف کردند. اینکه زخم‌ها در مراحل جنینی به طور قابل توجهی سریع‌تر از زخم‌های مراحل لاروی بسته می‌شوند.

این مشاهدات جرقه پژوهش عمیقی را در مورد مکانیسم‌های اساسی ایجاد این نابرابری و پیامدهای آن برای زیست شناسی رشد و کاربردهای بالینی بالقوه برانگیخت.

در نتیجه، دانشمندان انگیزه یافتند تا اصول اساسی حاکم بر بهبود زخم را در زمینه‌های مختلف رشدی کشف کنند و راه را برای مداخلات نوآورانه‌ای که اختلالات مادرزادی و سایر بیماری‌هایی را که با اختلال در فرآیندهای ترمیم بافت مشخص می‌شوند، هموار کنند.

پژوهشگران می‌گویند، اکنون با مدل جدیدمان می‌توانیم بپرسیم هر سلول مستقل از سلول‌های دیگر چقدر سخت است؟ چقدر متحرک است و شکل هر سلول چگونه است؟ مدل‌های قبلی بافت اپیتلیال را به ‌عنوان یک جسم واحد که هر سلول به ‌شدت با تمام سلول‌های دیگر جفت شده بود، در نظر می‌گرفتند.

این مطالعه در مجله Physical Review Research منتشر شده است.