Ερευνητές από το Johns Hopkins Medicine δημοσίευσαν νέα στοιχεία που δείχνουν ότι η πρωτεΐνη Piezo1 ελέγχει την ανάπτυξη του δέρματος ανιχνεύοντας πότε το δέρμα τεντώνεται και συντονίζοντας τις μεταβολικές και ανοσοποιητικές αλλαγές που απαιτούνται για την ανάπτυξή του. Οι ειδικοί εκτιμούν ότι αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν στο μέλλον να βοηθήσουν τους γιατρούς να αναπτύξουν μη επεμβατικές θεραπείες για τη δημιουργία νέου δέρματος, χρήσιμες για τη θεραπεία εγκαυμάτων και άλλων τραυματισμών που απαιτούν μοσχεύματα.
Η σημασία της μηχανικής τάσης στο δέρμα
Είναι γνωστό εδώ και καιρό ότι η υπερβολική φυσική τάση προκαλεί ρήξη του δέρματος, ενώ μέτρια επίπεδα τάσης προάγουν την ανάπτυξη. Τέτοιες φυσιολογικές αλλαγές παρατηρούνται κατά την ανάπτυξη των παιδιών και κατά την εγκυμοσύνη. Η ανάπτυξη του δέρματος λόγω τάσης περιλαμβάνει την επιδερμίδα και το χόριο, αλλά μέχρι πρόσφατα δεν ήταν ξεκάθαρο πώς ρυθμίζεται σε μοριακό επίπεδο. Αντίθετα, η επούλωση τραυμάτων, μια διαδικασία που επίσης περιλαμβάνει ανάπτυξη δέρματος, ρυθμίζεται από την οδό σηματοδότησης Hippo και απαιτεί συνεργασία μεταξύ αιμοφόρων αγγείων, λιπώδους ιστού, ανοσοκυττάρων, νευρικών και δερματικών κυττάρων.
Ο ρόλος της Piezo1
Η πρωτεΐνη Piezo1, ένας μηχανικός μετατροπέας που μετατρέπει τη φυσική δύναμη σε βιολογικά σήματα, βρέθηκε σε υψηλά επίπεδα στο δέρμα, υποδηλώνοντας ότι μπορεί να έχει καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξή του.
Σε πειράματα που χρηματοδοτήθηκαν από το NIH και δημοσιεύτηκαν στις 25 Ιουλίου στο Nature Communications, η ερευνητική ομάδα προσπάθησε να κατανοήσει πώς η Piezo1 αντιδρά στην μηχανική διάταση. Αρχικά, εντόπισαν τα μοριακά σήματα που ενεργοποιούνται όταν το δέρμα τεντώνεται σε ποντίκια και μελέτησαν πώς η ενίσχυση ή η αναστολή της Piezo1 επηρεάζει την ανάπτυξη.
Χρήση χωρικής τρανσκριπτομικής
Η ομάδα χρησιμοποίησε τη μέθοδο χωρικής τρανσκριπτομικής για να συγκρίνει την έκφραση γονιδίων και την τοποθέτησή τους στο δέρμα σε δείγματα που συλλέχθηκαν 14, 32 και 70 ημέρες μετά την επέκταση του δέρματος. Στα δείγματα αυτά παρατηρήθηκαν σημαντικές αυξήσεις στους δείκτες γονιδίων που σχετίζονται με διάταση, αγγειογένεση και σωματίδια στρες, συνοδευόμενες από αυξημένη δραστηριότητα ανοσοκυττάρων. Τα ευρήματα υποδηλώνουν μια συστηματική και συντονισμένη αντίδραση στην αυξημένη τάση του δέρματος.
Μια από τις οδούς σηματοδότησης που σχετίζονται στενά με την Piezo1 είναι η οδός TGF-beta, η οποία ρυθμίζει τη λειτουργία του ανοσοποιητικού και την ανάπτυξη των κυττάρων.
Πειράματα ενεργοποίησης και «απενεργοποίησης» Piezo1
Για να διερευνήσουν τον ακριβή ρόλο της Piezo1, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τον ενεργοποιητή Yoda1 σε ποντίκια. Η ενεργοποίηση της Piezo1 αύξησε την έκφραση των οδών φλεγμονής και μεταβολισμού που σχετίζονται με τη διάταση, οδηγώντας σε:
-
130% αύξηση της επιφάνειας του δέρματος
-
120% αύξηση του βάρους του δέρματος
-
130% αύξηση του πάχους της επιδερμίδας
Στη συνέχεια, δημιούργησαν ποντίκια «knockout» στα οποία η Piezo1 αφαιρέθηκε επιλεκτικά από το δέρμα. Σε αυτά παρατηρήθηκαν:
-
0,9 φορές μείωση της επιφάνειας του δέρματος
-
0,84 φορές μείωση του βάρους του δέρματος
-
0,8 φορές μείωση του πάχους της επιδερμίδας
Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν ότι η Piezo1 είναι κρίσιμη για την ανάπτυξη του δέρματος υπό μηχανική τάση.
Πιθανές εφαρμογές στην ιατρική
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η ανακάλυψη αυτή ανοίγει τον δρόμο για ασφαλείς και αποτελεσματικούς τρόπους ανάπτυξης δέρματος, οι οποίοι θα βοηθήσουν ασθενείς που υποβάλλονται σε επανορθωτικές επεμβάσεις λόγω εγκαυμάτων, τραυματισμών ή συγγενών ανωμαλιών. Οι υπάρχουσες μέθοδοι, όπως οι επεκτατές σιλικόνης, είναι χρονοβόρες και ενδέχεται να προκαλέσουν επιπλοκές, όπως λοιμώξεις του δέρματος.
Στο μέλλον, η ομάδα σχεδιάζει να εξετάσει πώς τα ευρήματα μεταφράζονται στον άνθρωπο και πώς η Piezo1 μπορεί να αξιοποιηθεί για τη δημιουργία νέου δέρματος με μη επεμβατικές μεθόδους. Η μελέτη αυτή δείχνει ότι η πρωτεΐνη Piezo1 αποτελεί κεντρικό ρυθμιστή της ανάπτυξης του δέρματος σε απόκριση στη μηχανική τάση. Η κατανόηση της λειτουργίας της ανοίγει νέες προοπτικές για θεραπείες που στοχεύουν στην αναγέννηση του δέρματος, προσφέροντας ελπίδα σε ασθενείς με εγκαύματα, τραυματισμούς ή συγγενή ελλείμματα.
Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!