Оставляют меньше шрамов. Ученые выяснили, что зигзагообразные разрезы заживают лучше (видео)

Фото: Wikimedia Commons

Исследователи из Наньянского технологического университета в Сингапуре изучили различия на клеточном уровне между прямыми и зигзагообразными разрезами, проливая свет на то, как оптимизировать результаты хирургических операций.

В некоторых случаях скальпель хирурга может двигаться не по прямой линии, а зигзагообразно. Этот нетрадиционный подход может привести к уменьшению рубцов, что является ценным преимуществом при косметических операциях. Внимательно наблюдая за симуляцией заживления ран в биосинтетическом материале в течение более 64 часов, исследователи заметили, что зигзагообразные раны заживают почти в пять раз быстрее, чем их прямые аналоги. Ключ к этому открытию лежал в уникальном поведении клеток во время процесса заживления, пишет Science Alert.

"Как исследователи, мы знали, что метод разреза напрямую влияет на скорость заживления, — говорит инженер-механик К Джимми Хсиа из Сингапурского национального университета, — Наша задача состояла в том, чтобы выяснить, почему и какие факторы влияют на эту разницу".

Хсиа и его команда, пытаясь разгадать тайны заживления ран, приступили к детальному исследованию с использованием клеток собачьей почки Мадина-Дарби (СПМД). Эти эпителиальные клетки, эквивалентные клеткам человеческой кожи, были использованы для закрытия пробелов, образовавшихся в заменителе кожи, изготовленном из гидрогеля с микрошаблонами. Выбор эпителиальных клеток был очень важен, учитывая их ключевую роль в эмбриональном развитии, восстановлении тканей и заживлении ран, особенно их способность заполнять тканевые пустоты.

Используя метод измерения движения жидкости — велосиметрию изображения частиц, исследователи отслеживали активность клеток СПМД вокруг разрезов шириной от 30 до 100 микрометров. Особое внимание было уделено влиянию ширины и кривизны срезов.

"Волнистые надрезы создавали неравномерное вращательное движение, что давало клеткам больше возможностей для мобилизации", — отмечает инженер-биомеханик Сюй Хунмэй.

С процессом заживления зигзагообразного разреза, запечатленным на микроуровне, можно ознакомиться по видео ниже:

Клетки вокруг прямых разрезов просто перемещались по периферии раны, в то время как клетки вокруг зигзагообразных разрезов создавали вихреподобное движение. "Это уникальное движение позволило клеткам эффективно преодолевать рану, закрывая зазоры в волнистых ранах быстрее, чем в прямых", — объясняет Сюй.

Кривизна не оказывала существенного влияния на скорость заживления волнистых ран; однако ширина раны должна быть достаточно мала, чтобы способствовать образованию мостов. Исследователи зафиксировали успешное заживление разрывов шириной до 75 микрометров.

Хотя верхнее расстояние может варьироваться в зависимости от типа клеток, команда признала, что меньшая или большая кривизна может повлиять на формирование моста и, следовательно, на скорость заживления. Интересно, что даже в самых маленьких зазорах шириной 30 микрометров клетки в основном двигались вдоль прямых срезов, реже в сторону, не образуя мостов.

Хсиа и его команда сначала рассматривали возможность того, что усиленное деление клеток, вызванное зигзагообразными разрезами, способствует заживлению. Однако расчеты опровергли эту гипотезу.

"Скорее, разница в скорости заживления обусловлена геометрическими условиями, которые два типа разрезов создают для миграции клеток", — отмечают они в своей публикации, указывая на уникальные модели движения клеток как на ключевые факторы, определяющие эффективность заживления.

Примечательным наблюдением было положение клеточного ядра в процессе заживления. Незадействованные клетки демонстрировали центрально расположенное ядро, в то время как в клетках, участвующих в заживлении раны, ядро смещалось от центра, особенно в клетках над зигзагообразными срезами. Это говорит о том, что закрывающиеся клетки подвергались значительной механической нагрузке, и клетки вокруг зигзагообразных разрезов испытывали большее растяжение по сравнению с их прямолинейными аналогами.

"Это исследование раскрыло клеточные и молекулярные механизмы, ответственные за закрытие зазоров, добавив новое измерение в наше понимание заживления ран, — говорит инженер-механик Хуан Чанджин, — Вооруженные этой информацией, клиницисты и хирурги смогут точно настроить свои стратегии, включая методы разрезов, чтобы улучшить лечение ран у пациентов в будущем".

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform