En un mundo afilado y puntiagudo, La cicatrización de heridas es un proceso maravilloso y crítico. A pesar de una enorme cantidad de estudios científicos, muchos misterios sobresalientes todavía rodean la forma en que las células de los tejidos vivos responden y reparan el daño físico.

Un misterio prominente es exactamente cómo se desencadena la cicatrización de heridas:una mejor comprensión de este proceso es esencial para desarrollar métodos nuevos y mejorados para tratar heridas de todo tipo.

Usando un ultrarrápido, láser ultravioleta ultrapreciso, un equipo de físicos y biólogos de la Universidad de Vanderbilt ha dado un paso importante hacia la comprensión de la naturaleza de estas señales desencadenantes. Sus nuevos conocimientos se describen en un artículo titulado "Múltiples mecanismos impulsan la dinámica de la señal de calcio alrededor de las heridas epiteliales inducidas por láser", publicado el 3 de octubre por el Revista biofísica .

Investigaciones anteriores habían determinado que los iones de calcio desempeñan un papel clave en la respuesta a las heridas. Eso no es sorprendente porque la señalización del calcio tiene un impacto en casi todos los aspectos de la vida celular. Entonces, los investigadores, encabezados por el profesor de física y ciencias biológicas Shane Hutson y la profesora adjunta de biología celular y del desarrollo Andrea Page-McCaw, apuntaron a las células del lomo de las pupas de la mosca de la fruta que expresaban una proteína que presenta fluorescencia en presencia de iones de calcio. Esto les permitió rastrear los cambios en las concentraciones de iones de calcio en las células alrededor de las heridas en el tejido vivo (a diferencia de los cultivos celulares utilizados en muchos estudios previos de respuesta a las heridas) y hacerlo con un resultado sin precedentes, precisión de milisegundos.

El equipo creó heridas microscópicas en la capa epitelial de las pupas utilizando un láser que puede enfocarse hasta un punto lo suficientemente pequeño como para perforar agujeros microscópicos en células individuales (menos de una millonésima de metro). La precisión del láser les permitió crear heridas repetibles y controlables. Descubrieron que incluso los pulsos más breves en el rango de nanosegundos a femtosegundos producían una explosión microscópica llamada burbuja de cavitación lo suficientemente poderosa como para dañar las células cercanas.

"Como resultado, el daño que producen los pulsos de láser es bastante similar a una herida por punción rodeada por una herida por aplastamiento (traumatismo por fuerza contundente en términos forenses), por lo que nuestras observaciones deberían aplicarse a las heridas más comunes, "dijo la primera autora Erica Shannon, estudiante de doctorado en biología del desarrollo.

Los investigadores estaban probando dos hipótesis predominantes para el desencadenante de la respuesta a la herida. Una es que las células dañadas y moribundas liberan proteínas en el líquido extracelular que las células circundantes sienten, haciendo que aumenten sus niveles internos de calcio. Este aumento de la concentración de calcio, Sucesivamente, desencadena su transformación de una forma estática a una móvil, permitiéndoles comenzar a sellar la herida. La segunda hipótesis propone que la señal de activación se propaga de una célula a otra a través de uniones gap, conexiones intercelulares especializadas que unen directamente dos células en los puntos donde se tocan. Estas son puertas microscópicas que permiten que las células vecinas intercambien iones, moléculas e impulsos eléctricos de forma rápida y directa.

"Lo que es extremadamente emocionante es que encontramos evidencia de que las células usan ambos mecanismos, ", dijo Shannon." Resulta que las células tienen varias formas diferentes de señalar una lesión. Esto puede permitirles diferenciar entre diferentes tipos de heridas ". Los experimentos revelaron que la creación de una herida genera una serie compleja de señales de calcio en el tejido circundante:

• Primero, se produce una rápida entrada de calcio en las células que rodean la herida. Esto coincide con la huella de la burbuja de cavitación. Los niveles de calcio en el líquido extracelular son mucho más altos que dentro de las células. Debido a la rapidez con la que ocurre (menos de una décima de segundo), los investigadores argumentan que este influjo es causado por microdesgarros en las membranas celulares desgarradas por la fuerza de la microexplosión;
• Próximo, un efímero, La onda de corto alcance se propaga a través de células vecinas sanas. Cuanto más grande es la herida cuanto más rápido se propaga la ola. La velocidad con la que se mueve la onda sugiere que viaja a través de uniones gap y está formada por iones de calcio o por alguna otra pequeña molécula de señalización.
• Aproximadamente 45 segundos después de herir aparece una segunda ola. Esta ola se mueve mucho más lentamente que la primera ola pero se extiende considerablemente más lejos. Los investigadores interpretan que esto significa que se está propagando por moléculas más grandes, muy probablemente proteínas de señalización especiales, que se difunden más lentamente que los iones. Sin embargo, advierten que se requieren más experimentos para confirmar esta suposición. La segunda ola solo ocurre cuando las células mueren, no cuando solo están dañados, sugiriendo que depende de la extensión del daño.
• Las dos primeras ondas se propagan de forma relativamente simétrica a través del tejido. Después de la segunda ola, sin embargo, el área de alta concentración de calcio comienza a enviar "llamaradas", corrientes direccionales de absorción de calcio que se extienden más hacia el tejido circundante. Cada brote dura decenas de segundos y los nuevos brotes continúan comenzando durante más de 30 minutos después de la lesión.

"Una vez que comprendamos estos mecanismos desencadenantes, Debería ser posible encontrar formas de estimular el proceso de curación de heridas en personas con afecciones. como la diabetes, que ralentizan el proceso o incluso para acelerar la cicatrización normal de heridas, "dijo Hutson.