Μελέτη υποδηλώνει ότι η επούλωση του δέρματος χωρίς ουλές μπορεί να είναι δυνατή
Νέα ευρήματα από βιολόγους βλαστοκυττάρων του Χάρβαρντ υποδηλώνουν ότι στο μέλλον θα μπορούσε να είναι δυνατή η αναγέννηση τραυματισμένου δέρματος χωρίς ουλές.
Η νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 20 Μαρτίου στο Cell, αποκαλύπτει έναν τρόπο πλήρους αναγέννησης του δέρματος, ξεκλειδώνοντας έναν εμβρυϊκό μηχανισμό επούλωσης που απενεργοποιείται μετά τη γέννηση. Δείχνοντας αποτελέσματα σε ποντίκια, η στρατηγική αυτή μπορεί να καθοδηγήσει την ανάπτυξη παρόμοιων θεραπειών για ανθρώπινους ασθενείς.
«Ουσιαστικά, βρήκαμε έναν τρόπο να κάνουμε την επούλωση των πληγών πολύ καλύτερη, μελετώντας πώς τα έμβρυα το κάνουν τόσο καλά», δήλωσε η Ya-Chieh Hsu, καθηγήτρια βλαστοκυττάρων και αναγεννητικής βιολογίας, κύριο μέλος του Harvard Stem Cell Institute και ανώτερη συγγραφέας της νέας μελέτης. «Είμαι ενθουσιασμένη γιατί ωθήσαμε τα όρια προς μια πολύ σημαντική κατεύθυνση. Όταν έχουμε ένα τραύμα, οι περισσότεροι τύποι κυττάρων του δέρματος δεν μπορούν να αναγεννηθούν, και παίρνουμε μια ουλή. Αλλά τώρα πιστεύω ότι βρήκαμε έναν τρόπο να το αλλάξουμε, ώστε πολλοί τύποι κυττάρων να μπορούν να αναγεννηθούν, και να μην έχουμε ουλή.»
Το δέρμα συχνά αναφέρεται ως το κύριο παράδειγμα ενός οργάνου που μπορεί να αναγεννηθεί. Στην πραγματικότητα, η επούλωση δεν είναι μόνο επιφανειακή.
Μετά τον τραυματισμό, τα επιθηλιακά βλαστοκύτταρα επανασφραγίζουν την επιφάνεια και οι ινοβλάστες εναποθέτουν πυκνό κολλαγόνο, τον ιστό της ουλής.
Ωστόσο, το δέρμα περιέχει επίσης μια πληθώρα άλλων κυττάρων (κάπου μεταξύ 10 και 50 τύπων, ανάλογα με την ταξινόμηση), συμπεριλαμβανομένων των θυλακίων των τριχών, των αγγειακών και λεμφικών αγγείων, των ιδρωτοποιών αδένων, των κυττάρων μελάγχρωσης, των ανοσοκυττάρων, των λιποκυττάρων και των νεύρων.
Οι περισσότεροι από αυτούς τους άλλους τύπους δεν επανεμφανίζονται, με αποτέλεσμα το δέρμα με ουλή να παραμένει θεμελιωδώς αλλαγμένο.
Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι τα εμβρυϊκά τραύματα θα μπορούσαν να επουλωθούν χωρίς ουλές, αλλά η νέα μελέτη αποκαλύπτει πολύ περισσότερα. Μετά τον τραυματισμό, το εμβρυϊκό δέρμα αποκαθιστά όλους τους τύπους κυττάρων, αλλά αυτή η ικανότητα εξασθενεί γρήγορα μετά τη γέννηση. Η μελέτη αποκαλύπτει τους μοριακούς μηχανισμούς πίσω από αυτήν την αλλαγή – και πώς να τους ενεργοποιήσει ξανά.
«Τα ευρήματά μας υποδηλώνουν ότι ορισμένα όργανα διατηρούν μια εγγενή αναγεννητική ικανότητα που απλώς κρατείται υπό έλεγχο – και ότι η αφαίρεση αυτού του φραγμού μπορεί να είναι επαρκής για να επιτραπεί η αναγέννηση», δήλωσε η Hsu. «Με άλλα λόγια, η αναγέννηση μπορεί να μην χρειάζεται να χτιστεί από την αρχή, αλλά απλώς να απελευθερωθεί.»
Τα νέα ευρήματα ολοκληρώνουν πέντε χρόνια έρευνας από την επικεφαλής συγγραφέα Hannah Tam, Ph.D. ’26, απόφοιτο της Harvard Kenneth C. Griffin Graduate School of Arts and Sciences στο πρόγραμμα βιολογικών και βιοϊατρικών επιστημών της Harvard Medical School. Έμαθε να κάνει μικροχειρουργική σε μικρά εμβρυϊκά και νεογέννητα ποντίκια κάτω από μικροσκόπιο.
Για να διερευνήσει την επούλωση των πληγών, η Tam χρησιμοποίησε ένα εργαλείο βιοψίας για να αφαιρέσει ένα δείγμα δέρματος που περιείχε όλα τα στρώματά του και στη συνέχεια συνέκρινε πώς το όργανο αναγεννήθηκε σε εμβρυϊκά και μεταγεννητικά ποντίκια σε διάφορα χρονικά σημεία.
Μια πρόκληση ήταν η παρακολούθηση των θέσεων των εμβρυϊκών τραυμάτων, επειδή επουλώθηκαν τόσο πλήρως που ταυτοποιήθηκαν ως φυσιολογικό δέρμα. Οι επιστήμονες σημάδεψαν τις θέσεις των τραυμάτων με φθορίζουσες χάντρες και μελάνι χέννας.
Διαπίστωσαν ότι η ικανότητα αναγέννησης του δέρματος μειωνόταν συνεχώς τις ημέρες μετά τη γέννηση. Η πιο δραματική αλλαγή συνέβη από τρεις ημέρες πριν τη γέννηση έως πέντε ημέρες μετά – ένα παράθυρο μόλις οκτώ ημερών.
Σε ποντίκια που τραυματίστηκαν τρεις ημέρες πριν τη γέννηση, το δέρμα αναγέννησε διάφορους τύπους κυττάρων και έμοιαζε πολύ με το ανέπαφο δέρμα. Αλλά όταν τραυματίστηκε πέντε ημέρες μετά τη γέννηση, η περιοχή καλύφθηκε από επιθηλιακά κύτταρα και γέμισε με κολλαγόνο, που σχηματίζει ουλή, και αφύσικα πυκνές νευρικές ίνες και ανοσοκύτταρα. Πολλοί άλλοι τύποι κυττάρων του δέρματος δεν κατάφεραν να αναδημιουργηθούν.
Στη συνέχεια, η ομάδα προσπάθησε να εντοπίσει τους βασικούς παράγοντες πίσω από αυτές τις διαφορές.
Διαπίστωσαν ότι οι μεταγεννητικές θέσεις των τραυμάτων γέμισαν πυκνά με νεύρα. Αυτή η «υπερ-νεύρωση» συμβαίνει επειδή οι ινοβλάστες στις μεταγεννητικές πληγές αυξάνουν την έκφραση του γονιδίου Cxcl12, το οποίο προσελκύει υπερβολικά νεύρα στην περιοχή και επηρεάζει την αναδημιουργία άλλων τύπων κυττάρων του δέρματος.
Όταν οι ερευνητές μείωσαν το Cxcl12 σε πληγές σε μεταγεννητικά ποντίκια, η «υπερ-νεύρωση» περιορίστηκε και το δέρμα αναγέννησε διάφορους τύπους κυττάρων. Το μπλοκάρισμα της τοπικής νευρικής σηματοδότησης με βοτουλινική τοξίνη Α (Botox) παρήγαγε παρόμοια αποτελέσματα.
Η Tam δήλωσε ότι η ομάδα «χτύπησε έναν τοίχο» στα μέσα της έρευνας, επειδή υπέθεταν ότι η διαδικασία αναγέννησης περιλάμβανε με κάποιο τρόπο τα ανοσοκύτταρα. Μια ανακάλυψη ήρθε όταν ανακάλυψαν ότι ο πραγματικός φραγμός ήταν η σηματοδότηση πίσω από την υπερ-νεύρωση – και ότι μπορούσαν να την απενεργοποιήσουν για να αποκαταστήσουν πλήρως την αναγέννηση.
«Το εκπληκτικό είναι ότι προσδιορίσαμε έναν φραγμό», δήλωσε η Tam, τώρα μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Scripps Research στην Καλιφόρνια. «Και αυτός ο φραγμός προκύπτει από την αλληλεπίδραση ινοβλαστών-νεύρων. Η σχέση μεταξύ αυτών των δύο διαφορετικών τύπων κυττάρων δεν ήταν το επίκεντρο των μελετών για την επούλωση των πληγών. Πιστεύω ότι αυτό είναι πολύ χρήσιμο για τον τομέα, επειδή τώρα μπορούμε να θεωρήσουμε αυτούς τους δύο ως πραγματικούς επικοινωνητές.»
Πριν από τη μελέτη, η Hsu περίμενε ότι το κλειδί για την επούλωση των πληγών θα ήταν η αναδημιουργία μιας σειράς «παραγόντων που προάγουν την αναγέννηση» για να μιμηθεί την εμβρυϊκή επούλωση. Η λύση αποδείχθηκε πολύ απλούστερη.
«Δεν περίμενα ότι θα έπρεπε να βγάλουμε κάποιο φρένο, κάτι που είναι στην πραγματικότητα καλή είδηση – είναι πολύ πιο εύκολο», είπε. «Μου δίνει την ελπίδα ότι αυτό μπορεί να είναι εφαρμόσιμο στη βελτίωση της επούλωσης των πληγών στους ανθρώπους.»
Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από ομοσπονδιακή χρηματοδότηση από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας.