Naujas Golvėjaus ir Limeriko universitetų mokslininkų tyrimas rodo, kad elektrinė stimuliacija gali būti būtina sausgyslių sveikatai palaikyti, nes tai suteikia naujų galimybių sausgyslėms taisyti ir regeneruoti.
Sausgyslės atlaiko intensyvų mechaninį įtempimą, tuo pačiu palengvindamos jėgos perdavimą iš raumenų į kaulus. Jie taip pat yra pjezoelektriniai, o tai reiškia, kad kai jie yra ištempti, jie sukurs elektrinį lauką, kuris, kaip manoma, yra svarbus reguliuojant sausgyslių ląstelių funkciją. Tačiau sužalotos sausgyslės gyja ribotai, o tai dažnai sukelia lėtinį skausmą ir negalią, todėl pažeidžiamas paciento produktyvumas.
2023 m. dėl didelių sausgyslių, raiščių ir raumenų plyšimų ar trauminių sužalojimų Jungtinėse Valstijose paveikė beveik pusę milijono visą darbo dieną dirbančių žmonių.
Atsigavimas po sausgyslių sužalojimų yra lėtas ir dažnai reikalauja didelės reabilitacijos, dėl kurios kiekvienai traumai tenka prarasti beveik du mėnesius darbo dienų. Dabartinė regeneracinė medicina, skirta sausgyslių atstatymui, iki šiol nesugebėjo atkurti sausgyslių ląstelių natūralios aplinkos, o tai galiausiai trukdo jų terapiniam potencialui.
Vadovaujamas daktaro Marco Fernandez-Yague, baigusio daktaro laipsnį. Kol tyrėjas su CÚRAM iš Golvėjaus universiteto, tyrimo grupė sutelkė dėmesį į supratimą, kaip elektriniai ir mechaniniai signalai veikia kartu, kad valdytų sausgyslių ląstelių funkciją. Tradiciškai sausgyslių ląsteles labai sunku kultivuoti laboratorijoje, nes jos greitai ir negrįžtamai praranda sausgyslėms panašias funkcijas, kai jos yra atskirtos nuo kūno.
Siekdama išspręsti šiuos iššūkius, komanda sukūrė naują ląstelių kultūros įrenginį – „būgninį pjezoelektrinį bioreaktorių“, kuris veikia panašiai kaip žmogaus ausies būgnelis ir kuris sausgyslių ląstelėms tiekia mechanines vibracijas ir elektrinius dirgiklius. Straipsnis publikuojamas žurnale Pažangus mokslas.
Dėl šios dvigubos stimuliacijos ląstelės geriau išsaugo sveikas, sausgyslėms būdingas savybes, o jos buvo išplėstos laboratorijoje, leidžiančios jas panaudoti audinių atstatymo ir regeneracijos metodams.
Dr. Fernandez-Yague sakė: „Mūsų darbas grindžiamas giliu supratimu, kaip ląstelės jaučia savo aplinką ir sąveikauja su ja. Iki šiol sausgyslių ląstelės buvo auginamos laboratorijoje specializuotame įrenginyje, kuris jas ištempia, kad imituotų kūno poveikį. Tačiau šis metodas neatsižvelgia į tai, kad sausgyslių audiniai yra pjezoelektriniai – jie generuoja elektrinius signalus, kai yra veikiami mechaninio įtempimo.
„Mūsų tyrimo projektas sukūrė dinamines elektrines-mechanines stimuliavimo sistemas, kurios suteikia ląstelėms specifinius signalus, kurių joms reikia sėkmingai vystytis, taip atkuriant pagrindines aplinkos sąlygas, pastebėtas normalaus audinių formavimosi ir taisymo metu.”
Dr. Manus Biggs, Golvėjaus universiteto docentas ir pagrindinis tyrimo tyrėjas, apibūdino kai kurias platesnes tyrimo pasekmes: „Nors mūsų metodas rodo didelį potencialą galiausiai auginti sausgyslių audinius laboratorijoje, jis taip pat turi reikšmingų pasekmių audiniai, reaguojantys į dvigubas elektrines ir mechanines jėgas, pvz., kremzlės, kaulai ir net širdies ir kraujagyslių audiniai. Šis tyrimas atveria naujas galimybes kurti gydymą skatinti audinių stiprinimą ir pasiūlyti alternatyvias arba papildomas strategijas dabartiniams fizinės reabilitacijos būdams.
„Suprantame, kad tradicinės raumenų ir kaulų sistemos terapijos dažnai priklauso nuo fizinės terapijos, kuri suteikia mechaninius signalus atsinaujinančių audinių ląstelėms. Priešingai, naudojant elektrinę stimuliaciją, galima tiksliau kontroliuoti ląstelių reakciją, o tai yra veiksmingesni metodai regeneracinėje medicinoje.
„Kritiškai kalbant, ilgą laiką buvo užsiminta, kad sausgyslių pjezoelektra turi fiziologines funkcijas. Šis tyrimas yra vienas iš pirmųjų tokio pobūdžio tyrimų, parodančių, kad pjezoelektriniai signalai gali reguliuoti ląstelių diferenciaciją ir vystymąsi.”