Deblocarea secretelor vindecării pielii fără cicatrici
Cassandra Willyard
Căutați acest autor în:
Credit: Marco Melgrati
Cel mai mare organ al corpului s-ar putea să pară abia mai mult decât hârtia de ambalat celulară, dar pielea are roluri care variază de la apărarea microorganismelor la reglarea temperaturii corpului. De asemenea, are un defect considerabil: pielea grav deteriorată se poate vindeca, dar nu se poate regenera. În schimb, formează cicatrici. Aceste semne nu sunt doar defecte cosmetice. Țesutul cicatricial poate inhiba mișcarea unei persoane și, deoarece îi lipsesc glandele sudoripare, pot împiedica răcirea corpului. Deși cicatricile par a fi mai groase decât pielea normală, țesutul este de fapt mai slab.
Cicatricarea pare a fi o parte inevitabilă a ființei umane. Dar acum trei decenii, a devenit clar că cei mai tineri pacienți nu au cicatrici. Când Michael Harrison, chirurg pediatru la Universitatea din California, San Francisco, a început să efectueze primele intervenții chirurgicale la fetuși, a observat ceva curios despre bebelușii care au supraviețuit. Inciziile pe care le făcuse în uter păreau să se vindece fără cicatrici.
Harrison i-a cerut lui Michael Longaker, cercetător postdoctoral din laboratorul său, să investigheze fenomenul. Longaker era sceptic. Deoarece șeful său a fost singurul medic care a efectuat operații fetale, el spune: „Prima mea reacție a fost:„ Doamne, asta nu pare o mare problemă de îngrijire a sănătății, deoarece tu ești singurul care face răni [fetale]. '”Dar nu a durat mult până când Longaker a înțeles implicațiile potențiale: descifrând ceea ce conduce acest lucru in uter vindecare, el ar putea descoperi modalități de a determina vindecarea fără cicatrici în afara uterului. „Reticența mea de un an în laborator a devenit patru”, spune Longaker. „Am devenit obsedat de cicatrici”.
Longaker, acum chirurg plastic cu accent pe medicina regenerativă la Universitatea Stanford din California, nu a dezvăluit încă misterul complet. Nici alți cercetători. Deși multe studii au oferit o perspectivă valoroasă asupra modului în care apare cicatricea, ele au produs puține tratamente utile din punct de vedere clinic. „Au existat unele îmbunătățiri”, spune Stephen Badylak, director adjunct al Institutului McGowan pentru Medicină Regenerativă de la Universitatea din Pittsburgh din Pennsylvania. Dar este încă departe de așteptările ridicate de hype-ul muncii care a început în anii 1980.
Cu toate acestea, mulți cercetători sunt cu optimism prudenți că o mai bună înțelegere a mecanismelor care duc la cicatrizare va deschide calea către strategii inovatoare pentru reducerea formării țesutului cicatricial. În septembrie, Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente a aprobat primul tratament care implică o piele „spray-on”, iar numeroase alte produse de vindecare a pielii sunt în studii clinice. Câmpul regenerării pielii se mișcă într-o direcție diferită, spune Badylak. În loc să crească pielea în vasele Petri din laborator și apoi să o transplanteze pe oameni, cercetătorii folosesc corpul ca bioreactor și încurajează pielea să facă ceea ce a făcut în timpul dezvoltării fetale - să se regenereze. Vor să afle mai multe despre cum apare cicatricea, precum și despre cum ar putea fi oprită.
Avantaj evolutiv
Tăiați pielea și va sângera. Și apoi se va vindeca. Inițial, se formează un cheag pentru a împiedica fluxul sanguin, care declanșează un răspuns inflamator masiv. Celulele imune inundă regiunea pentru a elimina bacteriile și resturile, în timp ce celulele numite keratinocite din stratul exterior al pielii se împart rapid într-o cursă pentru a închide rana și a preveni infecția. Apoi, rana începe să se umple. Celulele în formă de fus cunoscute sub numele de fibroblaste migrează în zona deteriorată și produc colagen și alte proteine care asigură structura țesuturilor. În termen de trei săptămâni de la producerea rănirii, rana s-a vindecat.
Dar o astfel de vindecare rapidă are un dezavantaj major. Aceste reparații rapide duc adesea la cicatrici, în special atunci când rana este profundă. În pielea sănătoasă, fibrele de colagen formează o rețea. Dar în timpul vindecării rănilor, fibroblastele depun fibre de colagen paralele între ele, ceea ce creează țesut rigid și slab. Acest lucru se datorează faptului că evoluția a selectat viteza față de perfecțiune: înainte de descoperirea antibioticelor, vindecarea lentă ar fi însemnat probabil dobândirea unei infecții sau experimentarea sângerărilor prelungite. „Este într-adevăr o chestiune de supraviețuire versus estetică”, spune Jeff Biernaskie, biolog cu celule stem la Universitatea din Calgary din Alberta, Canada.
Când astfel de reparații la nivelul pielii sunt mici, acestea nu prezintă prea multe probleme. Dar cicatricile mari pot schimba viața. Țesutul cicatricial „nu are întinderea, mobilitatea și gama de mișcări pe care o are pielea normală”, spune Angela Gibson, un chirurg pentru arsuri care studiază vindecarea rănilor la Școala de Medicină și Sănătate Publică a Universității din Wisconsin din Madison. Acest lucru poate fi deosebit de problematic atunci când cicatricile acoperă articulațiile. Imaginați-vă, spune Gibson, că nu puteți ține o furculiță sau să vă ridicați brațele pentru a vă spăla părul.
Dar cicatricile ar putea să nu fie inevitabile. Pielea fetală începe să se cicatrice doar târziu în gestație, ceea ce sugerează că pielea umană posedă cel puțin unele capacități regenerative. Tot ce trebuie să facă cercetătorii este să găsească cum să-i deblocheze.
Fibroblaste fantastice
Rănile fetale nu sunt singurele răni rezistente la cicatrici. Thomas Leung, dermatolog la Școala de Medicină Perelman de la Universitatea Pennsylvania din Philadelphia, a observat că persoanele în vârstă dezvoltă adesea cicatrici mai subțiri decât adulții mai tineri. Pentru a înțelege de ce, Leung s-a îndreptat spre șoareci. El și colegii săi au comparat vindecarea rănilor la șoareci tineri și bătrâni prin găuri în urechile rozătoarelor 1. La animalele de o lună, astfel de răni s-au vindecat cu o cicatrice groasă și nu s-au închis niciodată complet - similar cu găurile la cercei la oameni, spune Leung. La șoarecii în vârstă de 18 luni, care sunt aproximativ echivalenți cu persoanele în vârstă de 65 de ani, vindecarea a durat mai mult, dar găurile s-au închis complet și cu mai puține cicatrici. Aceleași observații au avut loc pentru rănile de pe spatele șoarecilor.
Micrografie cu fluorescență a fibroblastelor pielii umane. Credit: Vshyukova/SPL
Leung și colegii săi s-au întrebat dacă o componentă din sângele șoarecilor tineri favorizează formarea cicatricilor. Pentru a testa ideea, s-au unit șoareci bătrâni și tineri, oferindu-le un sistem circulator comun printr-o tehnică chirurgicală numită parabioză. Echipa a constatat că expunerea la sângele animalelor tinere a provocat răni la șoareci vârstnici la cicatrice 1. Experimente ulterioare au dezvăluit vinovatul probabil: Cxcl12, o genă care codifică o proteină numită factor 1 derivat din celula stromală (SDF1). Când echipa a eliminat SDF1, chiar și rănile la animalele tinere s-au vindecat cu cicatrici minime. Această descoperire sugerează o cale spre vindecarea rănilor fără cicatrice la oameni: suprimarea activității CXCL12.
De fapt, există deja un medicament pe piață care interferează cu calea SDF1 - plerixafor. Medicamentul este utilizat pentru mobilizarea celulelor stem din măduva osoasă la persoanele cu anumite tipuri de cancer. Leung și colegii săi speră să testeze dacă plerixafor poate reduce la minimum recurența cheloidelor - cicatrici groase, ridicate, care tind să crească în continuare - într-un studiu clinic. Echipa analizează, de asemenea, modul în care SDF1 promovează formarea inițială a cicatricilor.