Een eenvoudig plakje van de vinger brengt een complexe reeks interacties tussen soorten cellen in beweging. Twee soorten cellen in het bijzonder, macrofagen en fibroblasten genoemd, werken samen om de door de snede vernietigde vezels op te ruimen en te herstellen.

Terwijl ze dat doen, ze beïnvloeden elkaar, ze beïnvloeden de microscopische omgeving om hen heen, en ze worden beïnvloed door die reactie - allemaal in het stille streven naar genezing van de wond.

Maar er is weinig bekend over deze omgevingen en hoe macrofagen en fibroblasten elkaar helpen of remmen wanneer ze door een vezelige en onderling verbonden weefselomgeving bewegen. Onderzoekers van Virginia Tech hebben onlangs een studie gepubliceerd waarin voorheen onbekende verbindingen en invloeden tussen deze cellen en hun omgeving worden beschreven - een vooruitgang die kan helpen bij de ontwikkeling van biomedische apparaten die effectiever reageren op wonden of tumoren.

"Een belangrijk aspect van ons onderzoek is dat het echt illustreert hoe complex al deze verschillende componenten zich in het lichaam van een persoon afspelen, " zei Andrew Ford, een doctoraat student chemische technologie en eerste auteur van de paper.

Het inzicht dat door het onderzoek van het team is verkregen, zou kunnen leiden tot het ontwerp van biomedische oplossingen voor het sneller aanvallen van tumoren of het sneller behandelen van wonden door de omgeving van de macrofagen en fibroblasten te manipuleren.

Terwijl toepassingen al worden onderzocht met behulp van deze ideeën, het recent gepubliceerde onderzoek biedt validatie naast een nadere beschouwing van de interacties tussen de cellen en de variabelen van hun omgeving.

Macrofagen en fibroblasten komen voor in het bindweefsel van mensen, die zich onder de buitenste huidlaag bevindt. Dit bindweefsel vormt een ruimte, de extracellulaire matrix, die structurele ondersteuning biedt voor andere weefsels in het lichaam.

Binnen deze matrix de fibroblasten bestaan ​​om eiwitten af ​​te scheiden die het bindweefsel opbouwen en repareren of de matrices afbreken om eiwitten op te lossen en beweging mogelijk te maken. Macrofagen, echter, hebben de neiging om in de aanval te gaan tegen materiaal dat vreemd is of op de verkeerde plaats lijkt te staan.

Bij het samenwerken, fibroblasten vormen lange, 3D-tunnels, die vervolgens door macrofagen worden gebruikt om te bewegen.

In het geval van een wond of snee in de vinger, macrofagen activeren en gaan in de aanval, het opslokken van de weefsels die uit de snede zijn verplaatst. In de tussentijd, de fibroblasten werken snel om eiwitten af ​​te scheiden en het beschadigde gebied te herstellen.

Bij afwezigheid van fibroblasten, de onderzoekers ontdekten dat macrofagen niet in staat waren te bewegen wanneer de vezelige omgeving zeer dicht op elkaar was aangesloten. Bij het werken in relatief lossere vezels, de fibroblasten lijnden vezels uit op een manier die sporen produceerde voor de macrofagen om te volgen.

"Deze studie biedt een fundamenteel begrip van hoe deze twee celtypen met elkaar samenwerken om in een onderling verbonden weefselstructuur te bewegen, " zei Padma Rajagopalan, de Robert E. Hord Jr. Professor of Chemical Engineering en programmadirecteur van Interdisciplinair Graduate Education Program on Computational Tissue Engineering.

Fibroblasten gebruikten chemische en mechanische processen om tunnels te vormen en vezels uit te lijnen. In hun studie hebben de onderzoekers toonden aan dat chemische processen mogelijk een grotere rol hebben gespeeld bij de vorming van tunnels dan mechanische processen.

Beide cellen werkten samen om puin op te ruimen dat het gevolg was van de tunnelvorming, met een coördinatie tussen deze twee cellen terwijl ze in een weefselachtige structuur bewegen. Samen, de twee cellen, geleid door de extracellulaire matrixomstandigheden waarin ze bestaan, kunnen elkaar helpen of remmen.

"Het is deze hele trapsgewijze cyclus, ' zei Ford.

De manipulatie van de omgeving rond deze cellen zou kunnen leiden tot doorbraken in behandelingen voor wonden en tumoren, vooral tumoren in long- en borstweefsel, die het meest lijken op de vezelomstandigheden in de experimentele opstelling.