Недавние исследования, проведенные учеными из Университета Бристоля, пролили свет на важный аспект заживления ран, показывая, что скорость этого процесса во многом зависит от ориентации клеток и механических сил, действующих в окружающих тканях. Когда клетки «растягиваются» в стороны от места повреждения, регенерация замедляется. Эти важные результаты были опубликованы в журнале Physical Review Letters (PRL).
В центре исследования оказался процесс реэпителизации — ключевой этап, на котором клетки кожи распространяются по поверхности раны, восстанавливая защитный барьер организма. Если на этом этапе происходят нарушения, это может значительно повысить риск инфицирования и замедлить общее заживление.
Для анализа процесса ученые применили модель, основанную на данных, полученных при изучении тканей плодовых мух (Drosophila melanogaster). Используя методы машинного обучения, они проанализировали поведение тысяч клеток и пришли к выводу, что в нормальных условиях клетки располагаются в строго упорядоченной структуре, ориентированной вдоль оси ткани.
На основе этих наблюдений была разработана математическая модель, представляющая ткань как «жидкость», состоящую из вытянутых и ориентированных частиц. Это новшество дало возможность учитывать механические силы, действующие вокруг раны, которые ранее были практически не исследованы.
Модель продемонстрировала, что форма и динамика заживления напрямую зависят от направления механических сил. Если окружающие ткани стягиваются к центру повреждения, рана заживает быстрее. В противном случае, если силы направлены наружу и «расталкивают» края, процесс заживления заметно замедляется.
Эксперименты подтвердили, что раны способны изменять свою форму — они могут растягиваться или сжиматься в зависимости от ориентации клеток в окружающей их ткани. Временные нарушения структуры клеток постепенно исчезают по мере восстановления.
Авторы исследования подчеркивают, что учет механики тканей открывает новые горизонты для медицины. Понимание способов управления силами в зоне повреждения может помочь ускорить заживление и снизить риск осложнений. Это открытие может стать основой для дальнейших исследований и разработки новых методов лечения.
