Come lo stimolo elettrico promuove la guarigione della ferita

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Gli scienziati hanno saputo per le decadi che lo stimolo elettrico promuove la guarigione delle ferite croniche, quali le ulcere diabetiche e lesioni da decubito, ma come accade è stato mistero-finché ora.

“Lo stimolo elettrico sta dirigendo le celle promuovere la migrazione verso il centro della ferita,„ ha detto il segno Messerli di assistente universitario del dipartimento di South Dakota State University di biologia e di microbiologia nell'istituto universitario delle scienze naturali. Messerli ed il suo gruppo hanno sviluppato uno strumento che predice come la migrazione e l'allineamento cellulari accade. Questa ricerca compare nell'edizione di giugno del giornale di biologia teorica.

Nella clinica, lo stimolo elettrico può accelerare la guarigione delle ferite croniche, definito come lesioni all'interfaccia che non guariscono nei 30 giorni ed è stato usato per trattare le ferite cui sono esistito per finchè un anno, Messerli ha spiegato. Oltre alle ferite curative, lo stimolo elettrico promuove il collegamento degli innesti di interfaccia, migliorante i risultati per le vittime dell'ustione.

Tuttavia, non c'è il trattamento standardizzato, Messerli ha notato:

Un paziente può camminare in una clinica differente ed ottenere un trattamento interamente differente per la stessa ferita. Non possiamo standardizzare o ottimizzare i trattamenti a meno che sappiamo lo stimolo elettrico promuove guarire.„

Le ferite croniche dell'interfaccia tendono ad affliggere i pazienti anziani e diabetici. Quasi 15% dei destinatari di Assistenza sanitaria statale sperimenta le ferite croniche, con conseguente $28,1 stimato - i $31,7 miliardo nei costi di sanità all'anno, secondo del 2014 un gruppo di dati di Assistenza sanitaria statale basato 2017 studi. Poichè più figli del baby boom raggiungono l'età di pensionamento, il numero dei pazienti e dei costi di sanità continuerà ad aumentare.

Ancora, imparare come l'elettricità stimola la ferita che guarisce può fornire alcuna della conoscenza stata necessaria per coltivare gli organi. “Ferisca la guarigione piombo noi ad assistenza tecnica del tessuto,„ Messerli ha detto. “È come la costruzione del muro di mattoni. I mattoni devono essere stati allineati e spaziati con attenzione rispetto al mortaio per fare una parete strutturalmente sana. Similmente, le celle devono essere state allineate e montate con attenzione affinchè un organo umano funzionino correttamente.„

Lo studio è stato supportato dal Eugene e dal fondo di amicizia di Millicent Bell nell'assistenza tecnica del tessuto e nel ministero dell'agricoltura degli Stati Uniti il finanziamento della covata attraverso il centro sperimentale agricolo del Dakota del Sud a SDSU. Uno studente di laurea di SDSU e l'uno studente della lastra hanno lavorato al progetto.

Come lo stimolo elettrico guarisce le ferite

Lo stimolo elettrico è utilizzato nella clinica per attivare i neuroni, il muscolo e le celle della ghiandola endocrina, ma queste sono elettricamente celle eccitabili. Le cellule epiteliali non sono considerate elettricamente eccitabili. Così come possono i campi elettrici di un senso della cellula epiteliale che sono più deboli di quelli usati per stimolare i neuroni o le celle di muscolo?„

Tracci Messerli, l'assistente universitario, South Dakota State University

Gli scienziati sanno che i campi elettrici molto deboli polarizzano le celle e le inducono a migrare o svilupparsi verso uno dei pali elettrici, ha spiegato. “La funzione dell'organo e del tessuto è basata su polarità cellulare; abbiamo bisogno di questa organizzazione cellulare di avere un organo funzionale.„

I mammiferi, compreso gli esseri umani, hanno che cosa Messerli chiama “un campo elettrico endogeno attraverso l'interfaccia.„ Quando l'interfaccia è rotta, c'è un perpendicolare del campo elettrico alla barriera della ferita, dirigente le celle verso il mezzo della ferita. Tuttavia, questo potenziale elettrico diminuisce mentre invecchiamo.

“Un campo elettrico debole induce le proteine sulla superficie delle cellule a migrare ai pali elettrici basati sulla loro dimensione e tassa,„ ha detto. “Il campo elettrico attraverso la membrana cellulare è maggior di milione volt per metro; tuttavia, le celle epidermiche possono percepire i campi elettrici leggermente meno di 10 volt per metro, quasi 100.000 volte più debole.„

I ricercatori hanno usato una combinazione di modellistica matematica, di rappresentazione della fluorescenza e di strumenti di bioinformatica per sviluppare un modello che predice come queste proteine ridistribuiranno nella membrana di plasma. “Circa 30% delle proteine nel genoma umano spettano nella membrana di plasma, ma a questo punto, più poco di 10 proteine sono state associate con polarità cellulare elettricamente indotta,„ Messerli ha detto.

Dopo avere tenuto la carreggiata la ridistribuzione di una proteina conosciuta, i ricercatori hanno usato il modello per predire come le proteine, identificate da altri gruppi di ricerca, si sarebbero comportate. “Il modello è venuto molto vicino a predire i risultati dagli esperimenti più iniziali,„ ha detto. Lo strumento premonitore aiuterà i ricercatori ad identificare le proteine che sono critiche alla polarizzazione elettrica di altri tipi delle cellule ed ad ottimizzare la riparazione della ferita facendo uso di stimolo elettrico.

Avanzando dall'interfaccia agli organi

Capendo come lo stimolo elettrico promuove la guarigione della ferita ed il collegamento dell'innesto di interfaccia, i ricercatori stanno disfacendo come ricostruire i tessuti e gli organi. “Cominciamo con interfaccia, un organo bidimensionale,„ Messerli ha detto, “ma lo scopo è finalmente di usare le proprie celle dei pazienti per sviluppare gli organi tridimensionali che i loro organismi non rifiuteranno.

“Il nostro lavoro contribuisce a gettare la base per le celle di polarizzazione di tutto il tessuto o organo ed ad eliminare il mistero dietro le terapie elettriche. Appena mentre i mattoni in una parete sono organizzati con attenzione, dobbiamo fare lo stessi con le celle quando sviluppa o ricostruendo i tessuti e gli organi,„ ha concluso.