Alabamos universiteto Huntsvilyje (UAH), priklausančio Alabamos universiteto sistemai, mokslininkai nustatė perspektyvų naują nuolatinio mažo intensyvumo ultragarso panaudojimo būdą, kuris vieną dieną galėtų padėti gydyti sąnarių pažeidimus ir sumažinti potrauminio osteoartrito riziką. Jų išvados rodo, kad neinvazinis metodas gali nukreipti organizmo imuninį atsaką nuo ilgalaikio uždegimo ir audinių atstatymo, o tai gali pasiūlyti be vaistų gydymo gerinimo strategiją.
Tyrimas, paskelbtas žurnale Nature Mokslinės ataskaitosvadovavo chemijos ir medžiagų inžinerijos profesorius daktaras Anuradha Subramanianas. Ji apjungė daktaro Shahido Khano doktorantūros studijų metu atliktus biologinius tyrimus su skaičiavimo ir statistine analize, kurią sukūrė matematinių mokslų profesorius dr. Satyaki Roy, kartu su absolvento Oweno Trippany indėliu. Tyrimą finansavo Nacionaliniai sveikatos institutai iš R01 dotacijos, skirtos Subramanian.
Kaip ultragarsas veikia imunines ląsteles
Grupė sutelkė dėmesį į makrofagus, specializuotas imunines ląsteles, kurios atlieka pagrindinį vaidmenį uždegime ir audinių atstatyme, kad suprastų, kaip jie reaguoja į nuolatinį mažo intensyvumo ultragarsą.
„Po sužalojimo organizmas įdarbina uždegiminius „gynėjų“ makrofagus (M1), kad išvalytų pažeistus audinius, ir gydomuosius makrofagus (M2), kad palaikytų atsistatymą ir atsigavimą“, – aiškina Subramanianas. „Nuolatinis gynėjų makrofagų dominavimas gali sukurti užsitęsusią uždegiminę aplinką, kuri prisideda prie potrauminio osteoartrito.
Tyrėjai norėjo išsiaiškinti, ar ultragarsas gali paskatinti šias imunines ląsteles pereiti nuo uždegiminės būsenos į tokią, kuri skatina gijimą.
„M1“ būsenoje mikrofagai skatina uždegimą, kad kovotų su pažeidimais ar infekcija, tačiau užsitęsęs M1 aktyvumas taip pat gali pakenkti sveikiems audiniams“, – pažymi Subramanianas. „Priešingai, „M2” tipo makrofagai palaiko audinių atstatymą ir atsigavimą. Svarbu perkelti makrofagus į M2 tipo būseną, nes tai gali padėti sumažinti lėtinį uždegimą ir paskatinti pažeistų sąnarių gijimą. Mūsų išvados rodo, kad nuolatinis mažo intensyvumo ultragarsas gali padėti atkurti šią pusiausvyrą, skatindamas reparatyvesnį makrofagų atsaką.
Roy sako, kad lėtinis uždegimas yra pagrindinis veiksnys, lemiantis potrauminio osteoartrito vystymąsi.
„Potrauminį osteoartritą iš dalies lemia nuolatinis uždegimas, kuris riboja audinių atstatymą ir pagreitina sąnarių degeneraciją“, – priduria Roy. „Mūsų komanda domisi nuolatiniu mažo intensyvumo ultragarsu, nes jis siūlo nefarmakologinį, neinvazinį metodą, kuris gali padėti reguliuoti imuninių ląstelių elgesį ir skatinti reparatyvesnę gijimo aplinką pažeistuose sąnariuose.”
Realistiškesnis sąnarių pažeidimo modelis
Siekdami geriau atkurti pažeisto sąnario sąlygas, tyrėjai rėmėsi fibronektino fragmentais, molekulėmis, susidarančiomis, kai pažeistas audinys suyra, užuot naudoję tik įprastus laboratorinius metodus uždegimui sukelti. Šis metodas sukūrė modelį, kuris labiau atspindi biologinę aplinką, kuri susidaro po sąnario traumos.
Komanda taip pat sujungė transkriptomiką, didelio masto genų aktyvumo tyrimą, su pažangiu skaičiavimo metodu, vadinamu diferenciniu klasterizavimu. Užuot analizuojant genus po vieną, šis metodas nustato genų grupes, kurių elgesys keičiasi kartu, ir suteikia platesnį vaizdą apie tai, kaip imuninės ląstelės reaguoja į ultragarsinį gydymą.
„Tai leido mums ištirti ne tik tai, kurie genai pasikeitė, bet ir kaip genų grupės pakeitė savo koordinuotą elgesį, reaguodamos į ultragarso stimuliaciją”, – sako Roy'us.
Ankstyvieji rezultatai rodo sumažėjusį uždegimą
Tyrėjai nustatė, kad nuolatinis mažo intensyvumo ultragarsas sumažino biologinius žymenis, susijusius su uždegimu, ir padidino žymenis, susijusius su reparatyvesne, į M2 panašia makrofagų būsena.
Nors tyrimai vis dar apsiriboja laboratoriniais eksperimentais, išvados rodo, kad nemedikamentinės, neinvazinės technologijos ilgainiui gali būti naudojamos siekiant paveikti imuninių ląstelių elgesį ir pagerinti gijimą po sąnarių traumų. Tyrėjai mano, kad ši technika galėtų tapti būsimų gydymo būdų, skirtų sulėtinti osteoartrito progresavimą ir pagerinti atsigavimą po sąnarių traumos, dalimi.
„Kiti žingsniai apims šių išvadų patvirtinimą ankstyvojo potrauminio osteoartrito gyvūnų modeliuose ir tyrimą, kaip ultragarsu pagrįstas moduliavimas veikia ilgalaikį audinių atstatymą esant sąnarių pažeidimams”, – sako Subramanianas.
Nuoroda į informacijos šaltinį
