به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان یک مکانیسم حیاتی را شناسایی کرده است که باعث ایجاد فیبروز یا اسکار در پاسخ به ایمپلنت‌های پزشکی ساخته شده با هیدروژل‌های بیومتریال می‌شود که امید جدیدی را برای بهبود طول عمر و عملکرد دستگاه‌های ایمپلنت مانند حسگرها، استنت‌ها و سیستم‌های دارورسانی ارائه می‌دهد. این مقاله با عنوان جمعیت ایمونوفیبروبلاست Thy-1 منفی به‌عنوان یک عامل تعیین کننده کلیدی پیامدهای فیبروتیک در بیومواد ظاهر می‌شود.

محققان دریافتند که جمعیت خاصی از سلول‌ها، به نام فیبروبلاست‌های ایمونوفیبروبلاست Thy-1 منفی، بازیگران کلیدی در تشکیل اسکار هستند. مواد مهندسی‌شده مدت‌هاست که به عنوان ایمپلنت برای استفاده به عنوان حسگرها، دستگاه‌های دارورسانی، استنت‌ها، اجزای جایگزین بافت/مفاصل یا مش‌های جراحی استفاده می‌شوند. موفقیت ایمپلنت را می‌توان با پاسخ جسم خارجی، یک پاسخ التهابی مزمن که منجر به کپسولاسیون فیبروتیک و مهار عملکرد ایمپلنت می شود، متوقف کرد. این پاسخ فیبروتیک مانعی حیاتی برای موفقیت بسیاری از ایمپلنت‌ها است که حوزه‌های بیومتریال و پزشکی احیاکننده بر روی آنها غلبه کرده‌اند.

اخیراً، یک سیستم هیدروژل ذرات آنیل شده ریز متخلخل (MAP) توسعه یافته است که مستلزم ذرات میکروژل تزریقی است که متعاقباً در محل با هم آنیل می‌شوند و یک ساختار متخلخل به هم پیوسته ایجاد می‌کنند. در مدل‌های حیوانی مختلف، نشان داده شده است که ژل‌های MAP ایمنی ذاتی و اکتسابی را تنظیم می‌کنند، از فیبروز فرار می‌کنند و بسته شدن و بازسازی زخم را تسریع می‌کنند. با توجه به کاهش التهاب و فیبروز مرتبط با کاشت ژل MAP، این سیستم بیومتریال این توانایی را دارد که به عنوان سیستم مدلی برای مطالعه مکانیسم‌های اساسی فیبروز مرتبط با مواد زیستی نیز عمل کند. اختلالات فیبروتیک (به عنوان مثال، فیبروز قلبی عروقی، فیبروز ریوی ایدیوپاتیک، سیروز کبدی و اسکلروز سیستمیک) با 45 درصد مرگ و میرها در جهان توسعه یافته مرتبط بوده است، که نشان می‌دهد مشکل فیبروز یک بار عمده مراقبت های بهداشتی است. فیبروز با التهاب مزمن و به دنبال آن تجمع بیش از حد میوفیبروبلاست، رسوب نابجای ماتریکس خارج سلولی (ECM) و انتقال مکانی نابجا مشخص می‌شود. جزء التهابی مزمن فیبروز به خوبی مشخص شده است و حتی بیشتر از آن اجزای میوفیبروبلاست و ECM. با این حال، مطالعات کمی وجود دارد که بررسی کند چگونه التهاب مزمن منجر به تجمع میوفیبروبلاست بیماری‌زا و ECM در فیبروز می‌شود. پل زدن بین التهاب و انتقال مکانیکی ناکارآمد یک قطعه حیاتی برای درک بهتر مکانیسم های کلیدی در پشت فیبروز است.

علاوه بر این، درک اینکه چگونه گفتگوی متقابل استرومایی ایمنی می‌تواند الهام بخش یا کاهش فیبروز باشد، می‌تواند به طراحی بهتر مواد زیستی و شناسایی راه‌های ناشناخته قبلی برای رویکردهای درمانی فیبروز کمک کند. در اختلالات فیبروتیک انسانی، فیبروبلاست‌های Thy-1 منفی به عنوان یک بازیکن کلیدی در بازسازی پیشرونده بافت و فیبروز ظاهر می شوند. Thy-1 یک پروتئین غشایی لنگردار با گلیکوزیل فسفاتیدیل‌نوزیتول است که بر روی فیبروبلاست‌ها، نورون‌ها و تیموسیت‌ها بیان می‌شود که برای حساسیت مکانیکی فیبروبلاست طبیعی ضروری است. Thy-1 به طور مستقیم به اینتگرین αvβ3 در سیس متصل می‌شود، فعالیت پایه آن را تنظیم می‌کند و اینتگرین را برای انتقال سیگنال کارآمد آماده می‌کند. این مکانیسم تنظیمی حیاتی برای Thy-1 از انقباض نابجای فیبروبلاست، سفت شدن فشار ماتریکس اطراف و فیبروز جلوگیری می‌کند. فیبروبلاست‌های Thy-1-منفی، حتی زمانی که روی بسترهای نرم قرار دارند، انقباض و رسوب ECM بالا را نشان می‌دهند و مستعد تمایز میوفیبروبلاستیک در فیبروز در ریه و قلب هستند. اختلالات فیبروتیک و در برخی موارد، خود ضایعات فیبروتیک توسط فیبروبلاست های Thy-1 منفی مشخص می‌شوند.

بافت اطراف ایمپلنت

این بافت اسکار که کپسولاسیون فیبروتیک نامیده می‌شود، تلاش بدن برای محافظت از خود در برابر اجسام خارجی است، اما اغلب با مسدود کردن عملکرد دستگاه منجر به شکست ایمپلنت می‌شود. محققان با مطالعه نوع پیشرفته‌ای از مواد به نام هیدروژل ذرات آنیل شده میکرومتخلخل کاشته شده در موش، چیز شگفت انگیزی را کشف کردند. به طور معمول، هیدروژل‌های "MAP" با بدن یکپارچه می‌شوند، در حالی که از تشکیل اسکار در اطراف آن جلوگیری می‌کنند. با این حال، هنگامی که پروتئین خاصی به نام Thy-1 از موش‌ها برداشته شد، حتی این مواد باعث تشکیل اسکار شدند. بر اساس تحقیقات قبلی بارکر، این تیم قبلاً می‌دانست که Thy-1 به عنوان نوعی ترمز در روند بهبود طبیعی بدن عمل می‌کند و از افزایش بیش از حد فیبروبلاست‌ها سلول‌هایی که ساختارهای بافتی را تشکیل می‌دهند و ایجاد بافت اسکار ضخیم و مضر جلوگیری می‌کند. اما آنها نمی‌دانستند چه چیزی باعث می‌شود فیبروبلاست ها Thy-1 را در پاسخ به یک ماده کاشته شده از دست بدهند.

Thy-1 و التهاب

مشخص شد که تئوری التهاب دخیل است. محققان فیبروبلاست‌ها را با پروتئین‌های التهابی درمان کردند و کشف کردند که تنها گروه خاصی از فیبروبلاست‌ها Thy-1 را از دست داده بودند. چیزی که بسیار جالب بود این بود که این سلول‌ها به طور منحصربه‌فردی توسط ژن‌های مرتبط با سیستم ایمنی مشخص می‌شوند. محققان مشاهده کردند که این فیبروبلاست‌های التهابی در برخی بیماری‌ها مانند سرطان یا سیروز کبدی رخ می‌دهند. مشاهده آنها در اطراف مواد زیستی محصور در یک کپسول اسکار بسیار جذاب بود. شناسایی فیبروبلاست‌های التهابی منفی Thy-1 قطعه دیگری در پازل پیچیده بیماری‌های فیبروتیک است که هیچ درمانی برای آن وجود ندارد. بر اساس یافته‌های این تیم، بر این باور هستند که التهاب مداوم با ایجاد فیبروبلاست‌ها، مانند زیرمجموعه Thy-1 منفی، باعث شروع فیبروز می‌شود. این سلول‌ها به اشتباه سفتی بافت را حس می‌کنند و جای زخم بیشتری را فعال می‌کنند. به گفته محققان، Thy-1 منفی فیبروبلاست‌های التهابی می‌تواند شکاف بین التهاب مزمن و فیبروز را پر کند. این امکان وجود دارد که سلول‌ها مسئولیت التهاب را در روند ایجاد اسکار بر عهده بگیرند، به همین دلیل است که درمان‌های ضد التهابی هرگز برای برخی از بیماری‌های مرتبط با اسکار مؤثر نبوده‌اند.

تحول مراقبت از بیمار

هدف قرار دادن این سلول‌های خاص یا سیگنال‌هایی که باعث تغییر شکل آن‌ها می‌شود، می‌تواند از شکست ایمپلنت برای میلیون‌ها بیمار که به آن‌ها نیاز دارند، از دستگاه‌های قلبی گرفته تا تعویض مفصل، جلوگیری کند و همچنین عوارض و نیاز به جراحی‌های بعدی می‌تواند به شدت کاهش یابد، اما پیامدهای گسترده تری نیز وجود دارد.

مراحل بعدی

این تیم به بررسی طرح‌های بیومتریال جدید یا اصلاح‌شده که حضور Thy-1 در فیبروبلاست‌ها را فرا می‌خواند، ادامه خواهد داد. این می‌تواند باعث شود ایمپلنت‌هایی که در حال حاضر باعث فیبروز می‌شوند غیرفیبروتیک شوند و منجر به تولید مواد بیشتری شوند که مانند هیدروژل‌های MAP گریفین، نه تنها از ایجاد اسکار جلوگیری می‌کنند، بلکه باعث بهبود و بازسازی بافت‌های سالم می‌شوند. این تیم همچنین در حال کار برای شناسایی انواع سلول‌های متفاوتی هستند که در اطراف ایمپلنت‌های بیومتریال ایجاد می‌شوند که باعث ایجاد فیبروز می‌شوند. این به محققان کمک می‌کند تا تشخیص دهند که فیبروبلاست‌های التهابی چگونه ظاهر می‌شوند، با چه کسی در ارتباط هستند و چگونه به فیبروز کامل منجر می‌شوند.

پایان مطلب./