El nuevo mecanismo de cierre de la brecha de la herida puede ofrecer una curación mejor y más rápida después de una lesión o cirugía



La observación de un mecanismo biológico previamente no detectado para cerrar brechas en el tejido vivo mejora la comprensión básica del proceso de curación de heridas y algún día podría informar estrategias para acelerar la curación después de la cirugía, según un equipo de investigadores de Penn State y Singapur.

“Nuestra investigación plantea una pregunta fundamental: cómo se reparan los tejidos biológicos”, dijo Sulin Zhang, profesor de ciencias de la ingeniería y mecánica y bioingeniería, y autor correspondiente en el estudio publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. “Básicamente, los tejidos biológicos se diferencian de los materiales inanimados en que tienen una tremenda capacidad de autorreparación. Preguntamos cómo funciona este proceso y qué podemos hacer para mejorar aún más el proceso”.

La reparación de tejidos implica que las células migren desde el borde de la herida al área de la herida para eliminar las discontinuidades físicas o espacios y restaurar la integridad de los tejidos y órganos dañados. Investigaciones anteriores han encontrado dos mecanismos clásicos para el cierre de brechas. Uno es para un espacio adhesivo, en el que las células migratorias se adhieren al lecho de la herida. En este caso, las células simplemente “se arrastran” hacia el área de la herida para hacer sus reparaciones, un proceso que se parece un poco al caminar humano. Para un espacio no adhesivo, por otro lado, las células ensamblan un anillo alrededor del borde de la herida compuesto por la proteína actina. Este anillo actúa como una banda de goma, contrayendo y tirando de las células para cerrar la brecha.

El equipo de investigación de Zhang encontró un mecanismo previamente no observado. Este método es un modelo de cierre de espacios no adhesivo que combina la proliferación celular -; un proceso que resulta en un aumento de células, migración celular colectiva -; la capacidad de las células para moverse al unísono, la remodelación de las redes de filamentos de proteínas conocidas como actina y la contracción en forma de banda de goma.

Observamos que el anillo en forma de banda de goma en el frente de la herida sufre una remodelación constante, diferente de la visión convencional de que el anillo no cambia durante el proceso de cierre de la brecha. Curiosamente, encontramos que cuando una célula recién proliferada migra al frente de la brecha, desactivará el segmento de la ‘banda elástica’ detrás de ella y fusionará un nuevo segmento en la banda elástica; la banda de goma se actualiza y se vuelve más pequeña en diámetro y más poderosa para que pueda cerrar la brecha de manera más eficiente. Este es un mecanismo completamente diferente (al que se ha observado) en el estudio del cierre de brechas durante las últimas décadas “.

Sulin Zhang, autor para correspondencia del estudio

Zhang dijo que este hallazgo podría inspirar varias estrategias de intervención mecanobiológica, que incorporan análisis mecánico y biológico para determinar cómo las células y los tejidos perciben y responden a las fuerzas mecánicas. Esto tiene aplicaciones potenciales en el tratamiento del cáncer y la cirugía plástica.

“Si conocemos los mecanismos exactos, quizás podamos encontrar una mejor manera de acelerar la cicatrización de heridas”, dijo Zhang. “Incluso podemos ayudar a un cirujano a encontrar una mejor manera de realizar la cirugía para que la herida pueda cerrarse más rápido o con menos cicatrices”.

Zhang señala que para que los beneficios de esta investigación se materialicen, la colaboración entre ingenieros y biólogos es importante.

“Esta investigación está en el límite de la mecánica y la biología. Las colaboraciones entre los mecánicos como yo y los biólogos son la forma en que se puede realizar una investigación de alta calidad y alto riesgo”, dijo Zhang. “Nos beneficia enormemente la conveniencia del entorno de investigación multidisciplinario creado por el Instituto de Investigación de Materiales, los Institutos Huck de Ciencias de la Vida y la Facultad de Ingeniería de Penn State”.

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