Jeśli kiedykolwiek miałeś uraz ścięgna, wiesz, jak może to być wyniszczające i jak długo trwa gojenie. W rzeczywistości, chociaż być może w końcu powróciłeś do zwykłej aktywności fizycznej, miejsce urazu jest prawdopodobnie nadal słabe. „Po urazie ścięgna prawie nigdy w pełni nie wyzdrowieje”, mówi Nelly Andarawis-Puri, Inżynieria mechaniczna i Lotnicza. „Jesteś prawdopodobnie bardziej podatny na obrażenia na zawsze. Ścięgna są bardzo miękkimi tkankami, które regularnie przenoszą bardzo duże siły, aby umożliwić nam osiągnięcie podstawowego ruchu. Wkładają się w sztywną kość, co jest ogromnym niedopasowaniem własności. Ten interfejs jest bardzo złożony.”

Andarawis-Puri bada urazy ścięgien, próbując zrozumieć, jak rozwija się zużycie ścięgna i jak skutecznie leczyć uszkodzenia. „To bardzo realny problem. Trzydzieści procent wszystkich ludzi będzie miało uraz ścięgna, a ryzyko jest większe u kobiet”, mówi.

ścięgna są podatne na urazy spowodowane nadużywaniem. Sportowcy, pracownicy fabryk, personel wojskowy i inni, którzy angażują się w powtarzające się ruchy, są bardziej narażeni na rozerwanie lub zerwanie ścięgna. „Każda biologiczna próba, jaką wykazuje ścięgno, aby spróbować naprawić to wywołane uszkodzenie, znacznie wyprzedza Twoją zdolność do gromadzenia dalszych uszkodzeń”, wyjaśnia Andarawis-Puri. „Gdy zranisz ścięgno, będziesz gromadzić coraz więcej obrażeń, zanim nastąpi jakakolwiek naprawa, co w końcu kończy się pęknięciem.”

fizykoterapia

dzięki finansowaniu z krajowych Instytutów Zdrowia, Andarawis-Puri i jej laboratorium prowadzą szereg projektów badających mechanizmy uszkodzenia ścięgien i gojenia. W jednej z linii badań używają modeli zwierzęcych do zrozumienia roli odgrywanej w leczeniu przez obciążenie, co jest reprezentatywne dla fizykoterapii (PT). PT jest często przepisywany jako leczenie kliniczne urazów ścięgien, ale czasami może pomóc w gojeniu, podczas gdy w innym czasie może narażać uszkodzone ścięgno na zwiększone ryzyko dalszych obrażeń. Niedawno Andarawis-Puri i jej współpracownicy dokonali ważnego odkrycia: czas rozpoczęcia ćwiczeń fizycznych ma kluczowe znaczenie dla tego, czy uraz się zagoi, czy się pogorszy. „Jeśli rozpoczniesz ćwiczenia dzień po wystąpieniu urazu, dodatkowo je zaostrzysz”, mówi. „Masz dalsze zwyrodnienie. Ale jeśli zaczniesz ćwiczyć dwa tygodnie po urazie, otrzymasz naprawę uszkodzenia.”

ścięgna są zespołem włóknistego materiału składającego się głównie z kolagenu, który tworzy hierarchiczną macierz zewnątrzkomórkową (ECM), która zapewnia strukturalne i biochemiczne wsparcie dla komórek. Gdy ścięgna są ranne, ich struktura zmienia się. Zamiast linii prostych, ich kolagen staje się załamany. „Odkryliśmy, że jeśli zaczniesz ćwiczyć jeden dzień po urazie, skończysz z o wiele większą liczbą tych załamań”, mówi Andarawis-Puri. „Istnieje wiele innych zmian w tkance, jak również. Istnieją pewne białka wskazujące na tendinopatię-stan chorobowy, który wynika z nagromadzenia uszkodzeń podwarstwowych-które również są zwiększone. Z drugiej strony, wiele białek jest modulowanych z powrotem do naiwnych poziomów, gdy zaczynasz ćwiczyć dwa tygodnie później. To mówi nam, że coś o tym, jak ECM reguluje komórki, które żyją w nim różni się jeden dzień po urazie w porównaniu do dwóch tygodni po.”

” gdy uszkodzisz ścięgno, będziesz gromadzić coraz więcej obrażeń, zanim nastąpi jakakolwiek naprawa, w ten sposób ostatecznie skończysz z pęknięciem.”

Dlaczego dobre lub złe wyniki są związane z czasem rozpoczęcia ćwiczeń jest nadal nieznany, ale Andarawis-Puri wie, że ćwiczenia rozpoczęte dwa tygodnie po urazie zmniejsza śmierć komórek w ECM i zwiększa populację miofibroblastów, typu komórek znanych z gojenia się ran. „Miofibroblasty mogą wywierać napięcie na ECM, a to kurczy ranę i powoduje jej zamknięcie”, mówi. „Wykazaliśmy, że istnieje wzrost miofibroblastów w tym zupełnie innym kontekście—kiedy masz przebudowę ścięgna z ćwiczeń. To potencjalnie wyjaśnia, co dzieje się z naszymi załamaniami. Możliwe, że miofibroblasty fizycznie je wyprostują.”

bez blizn uzdrowienie

w innej linii badań, Andarawis-Puri Lab bada, jak promować bez blizn uzdrowienie ścięgien. „Dla tkanki, która odgrywa tak ważną rolę w mechanice rządzącej ciała, blizny są straszną rzeczą”, mówi Andarawis-Puri. „Gdy tkanka ścięgien jest bliznowata, nie ma właściwości mechanicznych, które kiedyś miała. Nie może wytrzymać tego samego rodzaju obciążeń. Niedopasowanie właściwości między ścięgnami i kością staje się problemem, ponieważ ścięgno nie ma już natywnej struktury. Jest bardzo podatny na pęknięcia.”

wykorzystując szczep wsobnego modelu myszy, który naturalnie wykazuje zdolności regeneracyjne znane jako mysz Murphy Roths Large (MRL), naukowcy próbują zrozumieć i promować bez blizn gojenie w pękniętych ścięgnach. Modele myszy MRL są zagadką. Naukowcy nie wiedzą, dlaczego dorosłe modele myszy są w stanie regenerować pewne tkanki, czego nie potrafią inne szczepy myszy. Jedną z hipotez jest to, że zdolność gojenia jest związana ze środowiskiem systemowym, to znaczy, że całe ciało odgrywa rolę w tym procesie. Andarawis-Puri i jej współpracownicy mają przeciwną hipotezę. Stawiają hipotezę, że każda tkanka o zdolnościach regeneracyjnych w modelu mysim-w tym tkanka ścięgien—ma zdolność do regeneracji niezależnie od środowiska systemowego. Aby to zbadać, zainicjowali szereg projektów. W jednym mają wyhodowane narządowo ścięgna MRL w laboratorium, aby zobaczyć, jak ścięgna wypełniły brakujące sekcje. „Wypełnili kolagen inaczej niż ścięgna od normalnego szczepu myszy uzdrowicielskiej”, mówi Andarawis-Puri. „Wypełniały one bardziej całkowicie i bardziej wyrównane poza jakimkolwiek środowiskiem systemowym. To mówi nam, że w tkance jest schemat, który mówi komórkom, jak położyć ECM i jak leczyć w ten bardziej wyrównany sposób. Bardziej wyrównane oznacza, że nie ma blizny.”

badając więcej sposobów naprawy

w innym projekcie Andarawis-Puri i jej współpracownicy wymieniają uszkodzone ścięgna między zwykłymi modelami myszy uzdrowicielskich i MRL, aby zobaczyć, jak ścięgna leczą się, gdy znajdują się w różnych środowiskach systemowych. W jeszcze innym, wysiewają komórki ze ścięgien normalnych modeli myszy uzdrowicielskich na dekellularyzowane ścięgna z modeli myszy MRL, aby sprawdzić, czy matryca ścięgna ze ścięgna MRL może przeprogramować komórki normalnego uzdrowiciela i skłonić je do złożenia matrycy w sposób regeneracyjny. Jeśli tak, może to być kluczowy krok do postępu metod inżynierii tkankowej dla ludzi.

” pytanie brzmi, Czy kiedy dojdzie do urazu ścięgna, możemy promować jakąś skuteczną naprawę?”Andarawis-Puri mówi. „Może to być w połączeniu z operacją, aby poprawić wyniki pacjentów, lub może być zamiast operacji. Byłoby wspaniale, gdybyśmy mogli wstrzyknąć coś-powiedzmy, koktajl czynników wzrostu-które faktycznie powiedzą komórkom, jak położyć dobrą matrycę, aby ostatecznie uzyskać bez blizn uzdrowienie.”