Die Heilungsfähigkeit des Körpers ist ziemlich wundersam, aber die Details darüber, wie Zellen in lebendem Gewebe genau auf physische Schäden reagieren und diese reparieren, bleiben ein Rätsel.
Um diesen Prozess besser zu verstehen, hat ein Team von Physikern und Biologen an der Vanderbilt University einen ultraschnellen, hochpräzisen Laser eingesetzt. Die Erkenntnisse wurden in einem Artikel mit dem Titel „Mehrere Mechanismen steuern die Dynamik von Kalziumsignalen um laserinduzierte Epithelwunden“ veröffentlicht3. Oktober von der Biophysical Journal.
Was über Heilung bekannt ist, ist, dass Kalziumionen eine Rolle spielen, Kalziumsignale sind ein wesentlicher Aspekt des zellulären Lebens.
Die Forscher unter der Leitung von Shane Hutson, Professor für Physik und Biowissenschaften, und Andrea Page-McCaw, außerordentlicher Professor für Zell- und Entwicklungsbiologie, beschlossen, dies weiter zu untersuchen, indem sie auf Zellen auf der Rückseite von Fruchtfliegenpuppen abzielten, die ein Protein exprimierten, das fluoreszierend wirdFarbe in Gegenwart von Calciumionen.
Dieser Prozess ermöglichte es den Wissenschaftlern, Änderungen der Calciumionenkonzentrationen in den Zellen, die Wunden in lebendem Gewebe umgeben, zu verfolgen.
Mikroskopische Explosionen
Mit dem Laser wurden mikroskopisch kleine Wunden in der Epithelschicht der Puppen erzeugt. Der Strahl konnte bis zu einem Punkt fokussiert werden, der klein genug war, um winzige Löcher in einzelnen Zellen zu erzeugen.
Die Präzision des Lasers ermöglichte es ihnen, kontrollierbare Wunden zu entwickeln. Sie stellten fest, dass es so präzise war, dass selbst der kürzeste Nanosekunden-Blip eine mikroskopische Explosion namens Kavitationsblase verursachte, die stark genug war, um nahe gelegene Zellen zu beschädigen.
„Infolgedessen ähnelt der Schaden, den die Laserpulse verursachen, einer Stichwunde, die von einer Quetschwunde umgeben ist - forensisch gesehen ein stumpfes Krafttrauma -, daher sollten unsere Beobachtungen für die meisten häufigen Wunden gelten“, sagte die Erstautorin Erica Shannon aDoktorandin in Entwicklungsbiologie bei Vanderbilt University News.
Die Grundlage der Forschung sind zwei mögliche Hypothesen. Zum einen setzen die verwundeten und sterbenden Zellen Proteine in die extrazelluläre Flüssigkeit frei, wodurch die umgebenden Zellen ihre interne Calciumkonzentration erhöhen. Dies löst ihre Umwandlung von einer statischen in eine mobile Form aus.damit sie den Schnitt abdichten können.
Eine andere Hypothese deutet auf ein Triggersignal hin, das sich von Zelle zu Zelle über Gap Junctions ausbreitet, dh spezialisierte interzelluläre Verbindungen, die zwei Zellen an Berührungspunkten direkt verbinden. Sie fanden heraus, dass die Wundbildung eine komplexe Reihe von Kalziumsignalen im umgebenden Gewebe verursacht.
"Was äußerst aufregend ist, ist, dass wir Beweise dafür gefunden haben, dass Zellen beide Mechanismen nutzen", sagte Shannon. "Es stellt sich heraus, dass Zellen verschiedene Möglichkeiten haben, Verletzungen zu signalisieren. Dies kann es ihnen ermöglichen, zwischen verschiedenen Arten von Wunden zu unterscheiden."
Die Signale bewegen sich in zwei Wellen. Je größer die Wunde, desto schneller breitet sich die erste Welle aus, die zweite bewegt sich langsamer, breitet sich jedoch weiter aus. Diese Welle tritt jedoch nur auf, wenn Zellen getötet und nicht beschädigt werden.
Die Forscher hoffen, dass es nach dem Verständnis dieser Auslösemechanismen möglich sein wird, Wege zu finden, um den Wundheilungsprozess bei Menschen mit Erkrankungen wie Diabetes zu stimulieren.
Via : Vanderbilt News , Zukunft