Pokud jste někdy měli zranění šlachy, víte, jak oslabující to může být a jak dlouho trvá léčení. Ve skutečnosti, i když jste se možná nakonec vrátili ke své obvyklé fyzické aktivitě, místo zranění je pravděpodobně stále slabé. „Jakmile je šlacha zraněna, téměř se nikdy úplně nezotaví,“ říká Nelly Andarawis-Puri, strojní a Letecké inženýrství. „Pravděpodobně jste náchylnější ke zranění navždy. Šlachy jsou velmi měkké tkáně, které pravidelně přenášejí velmi velké síly, aby nám umožnily dosáhnout základního pohybu. Vkládají se do tuhé kosti, což je obrovský nesoulad vlastností. To rozhraní je velmi složité.“

Andarawis-Puri studuje poranění šlach ve snaze pochopit, jak se v šlach vyvíjí opotřebení a jak úspěšně léčit poškození. „Je to velmi skutečný problém. Třicet procent všech lidí bude mít zranění šlachy a riziko je vyšší u žen, “ říká.

šlachy jsou náchylné ke zranění způsobeným nadměrným používáním. Sportovci, dělníci, vojáci a jiní, kteří se zabývají opakující se pohyb, jsou na vyšší riziko výskytu roztržené nebo prasklé šlachy. „Každý biologický pokus vaše šlachy exponáty, aby se pokusili opravit toto indukované poškození je daleko předstižen vaši schopnost hromadit další škody,“ Andarawis-Puri vysvětluje. „Jak si zranit šlachu, budete hromadit více a více zranění, než nějaký druh opravy se stane, což je, jak se nakonec skončit s prasknutí.“

Fyzikální Terapie

S financováním z National Institutes of Health, Andarawis-Puri a její laboratoři se provádí řada projektů zkoumající mechanismy za poškození šlach a hojení. V jedné linii výzkumu používají zvířecí modely k pochopení role, kterou hraje při léčení zatížením, což je reprezentativní pro fyzikální terapii (PT). PT je často předepisován jako klinická léčba poranění šlach, ale někdy může pomoci při hojení, zatímco jindy může poškozenou šlachu vystavit zvýšenému riziku dalšího zranění. Nedávno Andarawis-Puri a její kolegové učinili důležitý objev: načasování začátku fyzického cvičení je zásadní pro to, zda se zranění uzdraví nebo se zhorší. „Pokud zahájíte cvičení jeden den po nástupu zranění, dále ho zhoršíte,“ říká. „Dostanete další degeneraci. Ale pokud začnete cvičení dva týdny po zranění, dostanete opravu poškození.“

Šlachy jsou kapela z vláknitého materiálu, především z kolagenu, který tvoří hierarchické extracelulární matrix (ECM), která poskytuje strukturální a biochemické podporu buněk. Když jsou šlachy zraněny, jejich struktura se mění. Místo přímek se jejich kolagen zalomí. „Zjistili jsme, že skončíte s mnohem více těchto zlomů, pokud začnete cvičit jeden den po zranění,“ říká Andarawis-Puri. „V tkáni je také mnoho dalších změn. Existují určité proteiny svědčící o tendinopatii-chorobný stav, který je výsledkem akumulace poškození sub-ruptury-které se také zvyšují. Na druhou stranu, mnoho proteinů je modulováno zpět na naivní úrovně, když začnete cvičit o dva týdny později. To nám říká, že něco o tom, jak ECM reguluje buňky, které v něm žijí, se liší jeden den po poranění oproti dvěma týdnům po něm.“

„Jak si poškodit vaše šlachy, budete se hromadí více a více zranění, než nějaký druh opravy se stane, což je, jak jste nakonec prasknutí.“

Proč se dobré nebo špatné výsledky jsou vázány na načasování zahájení cvičení je stále neznámý, ale Andarawis-Puri ví, že cvičení začalo dva týdny po zranění se snižuje buněčná smrt v ECM a zvyšuje populace myofibroblastů, mobilní typ známo, že pomáhají s hojením ran. „Myofibroblasty mohou na ECM působit napětí a to Stahuje ránu a způsobuje její uzavření,“ říká. „Ukázali jsme, že v tomto zcela odlišném kontextu dochází k nárůstu myofibroblastů—když máte remodelaci šlachy z cvičení. To potenciálně vysvětluje, co se stane s našimi zlomy. Je možné, že je myofibroblasty fyzicky narovnají.“

Scarless Healing

V další linii výzkumu, Andarawis-Puri Laboratoř vyšetřuje, jak podpořit scarless hojení šlachy. „Pro tkáň, která hraje tak důležitou roli v řídící mechanice těla, je zjizvení hrozná věc,“ říká Andarawis-Puri. „Jakmile je zjizvená, tkáň šlachy nemá mechanické vlastnosti, které kdysi měla. Nemůže nést stejné typy zatížení. Nesoulad vlastností mezi šlachy a kostí se opravdu stává problémem, protože šlacha už nemá nativní strukturu. Je velmi náchylný k opětovnému prasknutí.“

Pomocí kmen inbredních myší model, který přirozeně vykazuje regenerační schopnosti známý jako Murphy Roths Velké (MLR) myší, vědci se snaží pochopit a podporovat scarless healing v rupturu šlachy. Modely myší MRL jsou záhadou. Vědci nevědí, proč tyto modely myší jako dospělí jsou schopni regenerovat určité tkáně, které jiné kmeny modelů myší nemohou. Jednou hypotézou je, že léčebná schopnost je vázána na systémové prostředí, to znamená, že celé tělo hraje roli v procesu. Andarawis-Puri a její spolupracovníci mají protinávrh. Předpokládají, že každá jednotlivá tkáň s regeneračními schopnostmi v myším modelu-včetně tkáně šlach-má schopnost regenerace bez ohledu na systémové prostředí. Aby to prošetřili, zahájili řadu projektů. V jednom mají v laboratoři orgánově Kultivované šlachy MRL, aby zjistili, jak šlachy vyplnily chybějící části. „Naplnili kolagen jinak, než by šlachy z normálního kmene léčitele,“ říká Andarawis-Puri. „Naplnili se úplněji a více sladěni mimo jakékoli systémové prostředí. To nám říká, že v tkáni je plán, který říká těmto buňkám, jak stanovit jejich ECM a jak se léčit tímto vyrovnanějším způsobem. Více zarovnané znamená, že tam není žádná jizva.“

Vyšetřuje Více Způsobů, jak Opravit

V jiném projektu, Andarawis-Puri a její kolegové jsou vymění poškozené šlachy mezi pravidelné léčitel a MRL myší modely vidět, jak šlach léčit, když jsou v různých systémových prostředích. V další, jsou naočkování buněk od šlach normální léčitel myší modely na decellularized šlachy od MRL myší modely, jestli šlachy matice z MLR šlachy může přeprogramovat buňky od normálních léčitel a vyzve je, aby si lehl matice v regenerační způsobem. Pokud ano, může to být klíčový krok k pokroku přístupů tkáňového inženýrství pro člověka.

“ otázkou je, když dojde k poranění šlach, můžeme podpořit nějakou účinnou opravu?“Říká Andarawis-Puri. „To by mohlo být ve spojení s chirurgickým zákrokem ke zlepšení výsledků pacientů, nebo by to mohlo být místo chirurgického zákroku. Bylo by skvělé, kdyby jsme mohli vnést něco—říct, koktejl růstových faktorů—že by se vlastně říct, že vaše buňky, jak stanovit dobrou matice se nakonec vyrábět scarless healing.”