Μια μελέτη από το Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια έχει εντοπίσει έναν κρίσιμο μηχανισμό που προκαλεί ίνωση ή ουλές, ως απόκριση στα ιατρικά εμφυτεύματα που κατασκευάζονται με υδρογέλες βιοϋλικών. Η ανακάλυψή τους, που δημοσιεύτηκε στο τεύχος 14 Ιουνίου του Science Advances, προσφέρει νέες ελπίδες για τη βελτίωση της μακροζωίας και της λειτουργίας συσκευών εμφυτεύματος όπως αισθητήρες, στεντ και συστήματα χορήγησης φαρμάκων. Η εργασία τιτλοφορείται “Ένας πληθυσμός ανοσοϊνοβλαστών Thy-1 αρνητικός εμφανίζεται ως βασικός καθοριστικός παράγοντας των ινωτικών αποτελεσμάτων στα βιοϋλικά“.
Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή βιοϊατρικής μηχανικής Daniel Abebayehu, τον αναπληρωτή καθηγητή Donald R. Griffin και τον καθηγητή Thomas H. Barker, διαπίστωσαν ότι ένας συγκεκριμένος πληθυσμός κυττάρων, γνωστοί ως Thy-1-αρνητικοί ανοσοϊνοβλάστες, είναι βασικοί παράγοντες στο σχηματισμό ουλής. ιστό γύρω από τα εμφυτεύματα. Αυτός ο ουλώδης ιστός, που ονομάζεται ινωτική ενθυλάκωση, είναι η προσπάθεια του σώματος να προστατευθεί από ξένα αντικείμενα, αλλά συχνά οδηγεί σε αποτυχία του εμφυτεύματος εμποδίζοντας τη λειτουργία της συσκευής.
Μελετώντας έναν προηγμένο τύπο υλικού που ονομάζεται μικροπορώδης ανόπτηση υδρογέλης σωματιδίων που εμφυτεύεται σε ποντίκια, οι ερευνητές ανακάλυψαν κάτι εκπληκτικό. Κανονικά, τα υδρογέλες «MAP» ενσωματώνονται στο σώμα, αποφεύγοντας τον σχηματισμό ουλής γύρω του. Ωστόσο, όταν μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη που ονομάζεται Thy-1 αφαιρέθηκε από τα ποντίκια, ακόμη και αυτά τα υλικά προκάλεσαν το σχηματισμό ουλής.
Με βάση την προηγούμενη έρευνα του Barker, η ομάδα γνώριζε ήδη ότι το Thy-1 λειτουργεί ως ένα είδος φρένου στη φυσική διαδικασία επούλωσης του σώματος, αποτρέποντας τους ινοβλάστες -τα κύτταρα που σχηματίζουν δομές ιστών- από το να υπερδράσουν και να δημιουργήσουν παχύ, επιβλαβή ουλώδη ιστό. Αλλά δεν ήξεραν τι προκαλεί τους ινοβλάστες να χάνουν Thy-1 ως απόκριση σε ένα εμφυτευμένο υλικό.
Thy-1 και φλεγμονή
Η θεωρία της φλεγμονής έφταιγε, αντιμετώπισαν τους ινοβλάστες με φλεγμονώδεις πρωτεΐνες και ανακάλυψαν ότι μόνο μια συγκεκριμένη ομάδα ινοβλαστών έχασε το Thy-1. «Αυτό που ήταν πολύ ενδιαφέρον ήταν ότι αυτά τα κύτταρα χαρακτηρίζονται επίσης μοναδικά από γονίδια που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό», είπε ο Abebayehu. “Έχουμε δει αυτούς τους “φλεγμονώδεις ινοβλάστες” να εμφανίζονται σε ορισμένες ασθένειες, όπως ο καρκίνος ή η κίρρωση του ήπατος. Το να τους βλέπεις να εμφανίζονται γύρω από βιοϋλικά κλεισμένα σε μια κάψουλα που μοιάζει με ουλή ήταν συναρπαστική.”
Ο εντοπισμός των αρνητικών φλεγμονωδών ινοβλαστών Thy-1 είναι ένα ακόμη κομμάτι στο πολύπλοκο παζλ των ινωτικών ασθενειών, για τις οποίες δεν υπάρχουν θεραπείες. Ο Daniel Abebayehu, επίκουρος καθηγητής στο UVA School of Engineering and Applied Science, ηγήθηκε μιας ομάδας που ανακάλυψε γιατί δημιουργούνται ουλές γύρω από τα ιατρικά εμφυτεύματα. «Γνωρίζουμε ότι η χρόνια φλεγμονή συνδέεται με την ίνωση, αλλά δεν γνωρίζουμε ακριβώς πώς σχετίζονται», είπε ο Abebayehu.
Με βάση τα ευρήματά της, η ομάδα πιστεύει ότι η επίμονη φλεγμονή προκαλεί ίνωση προκαλώντας την εμφάνιση ινοβλαστών, όπως το υποσύνολο Thy-1-αρνητικό. Αυτά τα κύτταρα αισθάνονται λανθασμένα την ακαμψία των ιστών, ενεργοποιώντας περισσότερες ουλές. «Αυτή η αρνητική «γεύση» Thy-1 των φλεγμονωδών ινοβλαστών θα μπορούσε να γεφυρώσει το χάσμα μεταξύ της χρόνιας φλεγμονής και της ίνωσης», είπε ο Abebayehu. «Είναι πιθανό τα κύτταρα να αναλάβουν τη φλεγμονή στην οδήγηση της διαδικασίας δημιουργίας ουλών, γι’ αυτό ίσως οι αντιφλεγμονώδεις θεραπείες δεν λειτούργησαν ποτέ για ορισμένες ασθένειες που σχετίζονται με ουλές».
Μεταμορφώνοντας τη φροντίδα των ασθενών
Η στόχευση αυτών των συγκεκριμένων κυττάρων ή των σημάτων που οδηγούν τον μετασχηματισμό τους, θα μπορούσε να αποτρέψει την αποτυχία εμφυτεύματος για εκατομμύρια ασθενείς που τα χρειάζονται, από συσκευές καρδιάς έως αντικαταστάσεις αρθρώσεων. Οι επιπλοκές και η ανάγκη για επεμβάσεις παρακολούθησης θα μπορούσαν να μειωθούν δραστικά, αλλά υπάρχουν και ευρύτερες επιπτώσεις, είπε ο Barker. «Η ίνωση συμβάλλει σχεδόν στους μισούς θανάτους στον ανεπτυγμένο κόσμο», είπε. «Η καλύτερη κατανόηση του πώς ξεκινά η διαδικασία και τι τη συντηρεί θα μπορούσε να μας οδηγήσει σε θεραπείες που μπορούν να τη σταματήσουν – κάτι που δεν έχουμε σήμερα».