Znaczenie i wykorzystanie migracji komórek w procesie gojenia ran
W ciągu milionów lat rozwoju filogenetycznego człowieka wykształcił się niezwykle złożony proces, jakim jest gojenie. W artykule omówiono komórki biorące w nim udział, a także poszczególne etapy aktywności ruchowej. Ponieważ bardzo wielu ludzi boryka się z chorobami skórnymi, przedstawiono także praktyczne wykorzystanie kliniczne hodowanych "in vitro" komórek skóry ludzkiej i ich ogromny wkład w transplantologię. Geneza wielu typów ran związanych jest z defektami genetycznymi, dlatego zwrócono także uwagę na terapię genową. Myślę, że warto zapoznać się z tym niezwykłym procesem, zachodzącym w wiekszym lub mniejszym stopniu w każdym organizmie człowieka. Podczas tego niezwykle ważnego procesu zachodzą złożone reakcje aktywnych substancji,które są czynne miejscowo. Ponadto zjawiska towarzyszące gojeniu charakteryzują się wzrostem wytrzymałości na rozciąganie i zmianę sprężystości skóry. Proces ten wiąże się z wysoce specyficzną odpowiedzią całego organizmu na utratę integralności tkanki skórnej i jej uszkodzenie. W jej skład wchodzi nie tylko układ odpornościowy, ale również tkanka łączna, komórki epitelialne i system naczyniowy.
Proces gojenia ran przebiega w substancji międzykomórkowej i regulowany jest przez szereg czynników m.in.: cytokin i czynników wzrostu. Spośród komórek biorących udział w naprawie tkanek wyróżnić można: komórki nabłonkowe (keratynocyty), komórki tkanki łącznej (fibroblasty) oraz komórki odporności (neutrofile, limfocyty). W tym niezwykle skomplikowanym procesie można zaobserwować trzy fazy:
- Oczyszczanie - tu dochodzi do zapalenia
- Przebudowa – obserwujemy tu odrost nabłonka, naczyń i nerwów, a także migracja komórek
- Obkurczanie i wytwarzanie blizny – następuje synteza i uporządkowanie się kolagenu.
Film przedstawia migrację komórek zaobserwowaną przy użyciu mikroskopu ciemnego pola.
KOMÓRKI NABŁONKOWE
Są to niezwykle istotne komórki przy procesie gojenia, formułujące nabłonki. Należy tu zwrócić, szczególną uwagę na różnicę błony po stronie apikalnej i bazalnej. Powierzchnia komórki może być gładka lub charakteryzować się występowaniem kreatyn jako dodatkowych osłon (strona apikalna). Natomiast po stronie bazalnej możemy dostrzec występowanie hemidesmosomów, układów białek tworzących kontakty zogniskowane (ang. focal contacts) oraz receptorów dla białek macierzy międzykomórkowej ( dla lamin, fibronektyn i kolagenów). Ze względu na funkcję osłony, jaką pełnią w komórce, nabłonki muszą utworzyć zwartą warstwę komórek, co wiąże się z występowaniem rozmaitych połączeń lateralnych między nimi. Występują tutaj złącza międzykomórkowe: ściśle-zamykające, połączenia zwierające, desmosomy, połączenia komunikacyjne, a także połączenia, w których uczestniczą białka typu CAM.
POŁĄCZENIA MIĘDZY KOMÓRKAMI
-Tight junctions (połączenia ścisłe-zamykające)
-Adhesion belt (połączenia zwierające)
-Desmosome (desmosomy)
-Gap junction (połączenia komunikacyjne)
Połączenia z ECM:
-hemidesmosome (półdesmosomy)
-focal contacts (kontakty zogniskowane)
Istnieje przypuszczenie, że połączenia międzykomórkowe ograniczają migracje związanych z nimi komórek, co wydaje się być całkowicie uzasadnione. Można to udowodnić pokazując, że rozerwanie tych połączeń zapoczątkowuje ruch.
AKTYWNOŚĆ RUCHOWA KOMÓREK
Aktywność ruchowa komórek występuje w wielu procesach fizjologicznych, obejmuje m.in.:
- rozwój embrionalny
- reakcje obronne organizmu
- w czasie chorób nowotworowych: dotyczy komórek inwazyjnych i metastatycznych dla przykładu inwazja lokalna komórek carcinoma
- procesy gojenia ran i regeneracji tkanek
ETAPY CHEMICZNE I BIOLOGICZNE ZACHODZĄCE W TRAKCIE GOJENIA RANY
Oczyszczanie rany- następuje rozpad martwych tkanek na skutek działania enzymów wydzielanych przez granulocyty i bakterie zasiedlające rany.
Ziarninowanie- powstaje tzw. ziarnina, która wypełnia dno rany. Składa się z naczyń włosowatych, fibroblastów i kolagenu
Nabłonkowanie- dochodzi tu do migracji komórek nabłonkowych z brzegów rany ku jej środkowi
Dojrzewanie- następuje transformacja kolagenu wyprodukowanego w obrębie rany, a także prawidłowe cechy tkanki łącznej zostają odtworzone. Niektóre z naczyń włosowatych wytworzonych w drugim etapie zanika. Z czasem zaopatrzona w krew wygojona tkanka ulega normalizacji.[22]
ETAPY RUCHÓW KOMÓRKI
Mówiąc ogólnie trzy współzależne procesy uważane są za nie zbędne. Dochodzi tu do polaryzacji kory aktynowej. Komórka wyrzuca koniec wiodący lamellopodium. Kora podlega naprężeniu. Zawierające integryny, punkty zakotwiczenia umożliwjają podciągnięcie [2]
Rysunek 2. Etapy ruchu komórki.
B. Alberts, D. Bray, K. Hopkin, A. Johnson, J.Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter - "Podstawy biologi komórki" - PWN 2005
HIPOTEZY DOTYCZĄCE RUCHU
Obecnie istnieje wiele hipotez dotyczących ruchu komórek. Niektórzy naukowcy uważają, że podstawą ruchu są procesy mechanochemiczne, w których dochodzi do zamiany energii chemicznej w kinetyczną – proces ten zachodzi przy udziale białek kurczliwych. Inni uważają, że to wydłużanie filamentów F-aktyny przez dobudowywanie monomerów do końca ,,+ ‘’ przyczepionego do białek kompleksu powierzchniowego komórki lub ślizganie się filamentów jednego po drugim wzdłuż kierunku migracji komórki jest przyczyną ruchu. Jeszcze inna hipoteza zakłada, że to skurcz zżelifikowanej cytoplazmy połączonej z jej upłynnianiem lub rozciąganie się i rozbudowywanie błony komórkowej przy wiodącym końcu komórki powoduje ruch. Ostatnio pojawiła się także hipoteza, że ciśnienie hydrostatyczne w komórce, powodujące wybrzuszanie się kom. i odpływ cytoplazmy do miejsc najmniejszego naprężenia i skurczu powoduje ruch. Mimo tak wielu tak różnych tez istniejących na temat ruchu, nie wątpliwie możemy dostrzec, że aktywność ruchowa komórek jest regulowana na bardzo wiele sposobów. Do reakcji kierunkowych tu występujących należą : chemotaksja, haptotaksja, elektrotaksja i naprowadzanie przez kontakt. Do czynników chemokinetycznych działających tu możemy zaliczyć: chemokiny, czynniki wzrostowe, autokrynne czynniki ruchliwości itp.[1] O aktywności decyduje także miejsce połączenia komórek i ich kształt w hodowli in vitro.
Rysunek 3. Migracja komórek nabłonkowych
,,Kosmos’’1992,41(1);39-50 W. Korohoda ,,Migracja komórek nabłonkowych”
Rysunek 4. Migracja komórek nabłonkowych
,,Kosmos’’1992,41(1);39-50 W. Korohoda ,,Migracja komórek nabłonkowych”
FIBROBLASTY
Jak już wcześniej zostało wspomniane do komórek biorących udział w gojeniu się ran należą także komórki tkanki łącznej - fibroblasty.
,,SCATTER FACTOR" A SKUTECZNOść MIGRACJI ,,Scatter factor ” to czynniki rozpraszające produkowane przez fibroblasty identyczne z HGF – czynnikiem wzrostowym hepatocytów, który ma duży wpływ na skuteczność wymigrowania komórek. Czynniki takie zapobiegają ,,sklejaniu się” komórek i osłabiają kontakty międzykomórkowe, a przez to ułatwiają migracje w gęstych populacjach komórek.[15]
PRZECHODZENIE LIMFOCYTÓW PRZEZ ŚCIANĘ NACZYŃ
Migracja przez światło naczynia jest procesem wieloetapowym.
Rysunek6.Przechodzenie komórek odporności przez ścianę naczyń.
J. Gołąb, M. Jakóbisiak, W. Lasek, "Immunologia " PWN 2005
Zetknięcie się limfocytów z powierzchnią komórek śródbłonka jest wstępem do opuszczania naczynia. Daje mu to możliwość połączenia cząsteczek adhezyjnych: najczęściej selektyn i ich ligandów.[11] Bezpośredni kontakt z powierzchnią śródbłonka, daje możliwość toczącym się limfocytom odnalezienia substancji, których głównym zadaniem jest aktywacja jak największej liczby tych kom. odporności, są to np. chemokiny. Odpowiednikiem chemokin w tkankach obwodowych są różnego rodzaju czynniki chemotaktyczne wytwarzane w wyniku reakcji zapalnej. [11] Pierwszym etapem przechodzenia limfocytów poza naczynie krwionośne jest toczenie się. W etapie tym biorą udział głównie selektyny i ich ligandy. Na poniższym rysunku pokazano interakcje tylko jednej pary selektyny z CD34.[11]
Rysunek7.Interakcje limfocytów w czasie toczenia.
J. Gołąb, M. Jakóbisiak, W. Lasek, "Immunologia " PWN 2005
Rysunek8. Interakcja limfocytów.
J. Gołąb, M. Jakóbisiak, W. Lasek, "Immunologia " PWN 2005
Drugim etapem jest aktywacja. Limfocyty po odszukaniu chemokin (np. prezentowanych przez proteoglikan) ulegają aktywacji.W wyniku tego dochodzi do zmiany integryn : dwie cząsteczki mające małe powinowactwo do ligandów zostają przekształcone w receptory mogące silnie wiązać się z cząsteczkami immunoglobulinopodobnymi. [11]
Rysunek9. Aktywacja limfocytów.
J. Gołąb, M. Jakóbisiak, W. Lasek, "Immunologia " PWN 2005
Aktywowany limfocyt posiada na swej powierzchni integryny mające wysokie powinowactwo do swoich ligandów, co powoduje silne przyciąganie do komórek śródbłonka. Etap ten poprzedza diapedeze.[11]
Rysunek10. ścisła adhezja.
J. Gołąb, M. Jakóbisiak, W. Lasek, "Immunologia " PWN 2005
- Ostatnim etapem jest przejście limfocytu między kom. śródbłonka(diapedeza). Biorą w niej udział m.in.: cząsteczki PECAM-1. Przy pomocy enzymów proteolitycznych takich jak np. metaloproteiny i proteinazy serynowe białka błony podstawnej i macierzy pozakomórkowej zostają rozłożone.[11]
Rysunek11. Diapedeza.
J. Gołąb, M. Jakóbisiak, W. Lasek, "Immunologia " PWN 2005
ZNACZENIE KLINICZNE I WYKORZYSTANIE W TERAPII
Wiadomo jest, że pozostałe leukocyty opuszczają naczynia w analogiczny sposób do limfocytów. Po dotarciu do tkanek obwodowych giną po spełnieniu swojego zadania lub w wyniku starzenia się. Niektórzy ludzie mają upośledzone krążenie leukocytów lub niedobór ich adhezji. Schorzenie to określane jest jako tzw. zespół LAD-1 i zespół LAD-2. Zespół LAD-1 (niedobór adhezji leukocytów), spowodowany jest mutacją punktową w obrębie genu kodującego podjednostkę β2 (CD18) integryn. U chorych z tym zespołem zaburzone jest opuszczanie naczyń przez neutrofile. Z kolei upośledzone przechodzenie leukocytów przez naczynie prowadzi do osłabienia zdolności układu odpornościowego do eliminowania patogenów. Rezultat to nawracające zakażenia bakteryjne i grzybicze. Zespół LAD-2 oparty jest na defekcie fukozylotransferazy, enzymu który uczestniczy w syntezie ligandów dla selektyn. Objawy podobne jak w LAD-1. Blokowanie cząsteczek adhezyjnych to nowe podejście w leczeniu chorób autoimmunizacyjnych, przewlekłych chorób zakaźnych o nieznanej etiologii, powikłań po oparzeniach i owrzodzeniach, zmniejszaniu rozległości martwicy po zawale, a także w wydłużaniu przeżycia przeszczepów alogenicznych. [11]
Tab.1. Blokowanie cząsteczek w leczeniu chorób[11]
BLOKOWANIE
POTENCJALNE CHOROBY
Receptor dla chemokin:
Interakcje CXCR1 z IL-8
Łuszczyca
Interakcje CXCR2 z IL 8
Łuszczyca
Interakcje CCR z IL-6
Choroby skórne
SKÓRA
Skóra jest tkanką najbardziej narażoną na bodżce środowiskowe. Jej podstawową funkcją jest ochrona organizmu przed uszkodzeniami mechanicznymi, inwazją drobnoustrojów i patogenów, utratą płynów i szkodliwym promieniowaniem np. UV. Zbudowana z wielowarstwowego nabłonka i skóry właściwej. Tą ostatnią najliczniej zasiedlają fibroblasty. To właśnie one produkują i wydzielają składniki macierzy międzykomórkowej, a wśród nich glikozaminoglikany takie jak np. kwas hialuronowy, siarczan chondroityny, siarczan dermatanu, siarczan heparanu, heparyne oraz białka fibrylarne, kolageny, elastynę i białka adhezyjne m.in: fibronektynę, lamininę. Obok fibroblastów w skórze obecne są makrofagi, komórki tuczne, komórki dendrytyczne i limfocyty T.
Ciągle odnawiającą się strukturą wielowarstwową jest naskórek, który składa się z warstwy rozrodczej, kolczystej, ziarnistej i zrogowaciałej. Jest tkanką dogodną do hodowli, ponieważ składa się w niemal 90% z keratynocytów i zawiera znikomą część składników substancji międzykomórkowej. Występują w niej komórki Langerhansa, komórki dendrytyczne, melanocyty i neurowydzielnicze komórki Merkla.
Utrata integralności skóry przede wszystkim zaburza homeostazę, może jednak spowodować bardzo groźne efekty widoczne na poziomie całego organizmu, takie jak utratą elektrolitów, wniknięcie patogenu lub zatrucie toksynami, a w najgorszym przypadku śmierć. Wiadomo jest, że szybkość gojenia zależy od typu rany. Rany cięte goją się stosunkowo szybko. Rany, w których stwierdza się florę bakteryjną i z ubytkiem tkanki nie zamykają się łatwo. Natomiast rany chroniczne (owrzodzenia) są niemal ciągle narażone na wpływ czynników zewnętrznych, ponadto zwykle nie są zamknięte. Możliwość hodowli in vitro kom. skóry sprawiła, że w ostatnich latach opracowano metody wytwarzania substytutów skóry ludzkiej. Stosuje się je głównie w przypadku rozległych ran pooparzeniowych, a także w przypadku gdy rana jest głęboka ( zniszczony nie tylko naskórek, ale i np. mieszki włosowe z keratynocytami zdolnymi do odtwarzania naskórka) – konieczne jest dostarczenie nowych komórek.[5] Konieczna jest także odpowiednia modyfikacja procesów zachodzących w komórce, tak aby dostarczenie komórek w głąb rany stało się możliwe. Chodzi tu przede wszystkim o dynamiczne składanie i rozkładanie połączeń między komórkowych, ponowne odtworzenia matrix komórkowej, utratę polarności komórki, a także ukierunkowany ruch. Jeśli stracimy kontrolę nad którymś z tych procesów doprowadzi to do patologii związanej z powstaniem nowotworu.[15]
WYKORZYSTANIE HODOWLANYCH IN VITRO KOMÓREK SKÓRY LUDZKIEJ W TRANSPLANTOLOGII
Głównym celem transplantologii jest przede wszystkim szybkie zamknięcie rany. W leczeniu wykorzystuje się autoprzeszczepy, opatrunki biologiczne (ich wadą jest czasowe działanie); ich alternatywą są substytuty naskórka i pełnej grubości skóry właściwej.
Metody leczenia ubytków skórnych. Pierwsze próby kończyły się nie powodzeniami, przyczyniły się one jednak do opracowania skutecznych metod zamykania różnych typów ran.
Tab2. Pierwsze próby przeszczepiania skóry[5]
ROK
AUTOR
1803
Baronio
Jako pierwszy stwierdził, że skóra może być przeszczepiona z jednej części ciała na inną
1869
Reverdi
Dokonał pierwszego autoprzeszczepu naskórka człowieka
1871
Pollock
Wykonał pierwszy alloprzeszczep
1881
Girdner
Dużą ranę opatrzył skórą pobraną ze zwłok
Rewolucyjnym postępem inżynierii tkankowej była zmiana podejścia do naprawy uszkodzonych tkanek i przeszczepów poprzez wytworzenie zastępczych tkanek. Tkanki te pozostają biointeraktywne po implantacji przejmując nie tylko funkcje fizjologiczne, ale również strukturę uszkodzonej tkanki lub organu.[12]
TROCHĘ HISTORII BADAŃ
Lata 60-te: pierwsze próby hodowli keratynocytów. Stosowane wówczas techniki polegały na umieszczeniu fragmentu tkanki skórnej w naczyniu hodowlanym. Powierzchnia skóry właściwej przylegała do ścian naczynia. Po czy następowała inkubacja w określonej pożywce. Naskórek obrastał fragment tkanki, przyczepiał się do ścianek naczynia i ulegał uwarstwieniu. Metoda była stosunkowo mało wydajna ponadto często dochodziło do przerostu keratynocytów fibroblastami.
1975 r. Reinwald i Green: masowa produkcja keratynocytów. Ta metoda hodowli z wykorzystaniem fibroblastów 3T3 pozwala na otrzymanie z 1 cm² wycinka skóry, komórek zajmujących obszar porównywalny z powierzchnią ciała dorosłego człowieka.
1981-1984r.: O’Connor pierwszy przeszczep naskórka
XX w. zaczęto wykonywać przeszczepy allograftów
KOMÓRKI MACIERZYSTE
Należy zwrócić uwagę, że naskórek ludzki w warstwie podstawnej zawiera komórki macierzyste. Ich cechą charakterystyczną jest stała liczba i możliwość dania populacji komórek przejściowo namnażających się. Komórki macierzyste mają decydujące znaczenie w procesie gojenia ran. Niestety wysoki potencjał proliferacyjny występuje tylko przez określony czas. Z tych właśnie powodów należy tak dobrać warunki hodowli, tak aby komórki macierzyste mogły przeżyć.
Wiadomo jest, że na podstawie wysokiego poziomu β-1 integryn i szybkiej adhezji do podłoża kolagenowego lub fibronektyny możemy wyselekcjonować komórki macierzyste spośród hodowanych komórek naskórka. Proliferujące keratynocyty przyczepiają się wolniej, po około 5 podziałach wchodzą w etap ostatecznego różnicowania.[12]
AUTOPRZESZCZEPY
Autoprzeszczepy stosuję się leczeniu: -rozległych oparzeń -ubytków skórnych powstałych na skutek owrzodzeń -zmian patologicznych skóry -bielactwa, pęcherzykowatego rozdzielania naskórka i innych chorób
Skuteczność autoprzeszczepu zależy od typu rany, stan łoża rany oraz stopień narażenia na ucisk i tarcie. Ponadto O’ Connor i wsp. zauważyli, że ważne jest również miejsce występowania rany. Wiadomo jest, że twarz, przednia powierzchnia nóg i klatka piersiowa goją się znacznie szybciej niż plecy czy tylna powierzchnia nóg. Niezwykle istotny jest także wiek pacjenta (De Luca i wsp.). Poniżej 18 roku życia procent przeżycia wzrasta niemal dwukrotnie. Konstruowanie substytutów skóry pełnej grubości
* Alloderm-naskórek przeszczepia się na podłoże dermalne. Istotna rola składników skóry właściwej w procesie gojenia. Stymulują one adhezję i migrację keratynocytów ich wzrost i różnicowanie
* Allografty-traktowane chemicznie w celu usunięcia immunogennych składników skóry
* Integra-syntetyczny, uproszczony analog skóry właściwej, skladający się z kolagenu bydlęcego i siarczanu chondroityny z zew. warstwą silikonową. Analog jest biodegradowalny i stanowi świetne podłoże do nałożenia autoprzeszczepów siatkowych lub hodowlanego naskórka
* Dermagraft- użycie bioresorbowalnej siatki, na którą wysiewa się fibroblasty, hodowane w minibioreaktorach. Proliferujące fibroblasty syntetyzują i wydzielają kolagen oraz czynniki wzrostu, przebudowując jednocześnie całą konstrukcję
* Substytut pełnej grubości skóry- konstruowany z keratynocytów i fibroblastów zasiedlających macierz kolagenową. Składnik dermalny to zmieszanie kolagenu bydlęcego, fibroblastów ludzkich, surowicy i pożywki hodowlanej.Na warstwę dermalną wysiewa się keratynocyty. Po kilku dniach na granicy faz pożywka-powietrze formułuje się uwarstwiony naskórek.[12]
Tab. 3 Zalety i wady substytutów skóry.[15]
Rodzaj substytutu
Zalety
Wady
Allograft ze zwłok
Natychmiastowa dostępność
Odrzucanie przeszczepu, możliwość przeniesienia zakażenia
Hodowane autologicznie keratynocyty
Natychmiastowa dostępność
Okres oczekiwania na przeszczep, przeszczep b. delikatny, podatny na zakażenia
Hodowane allogeniczne keratynocyty
Łatwy w użyciu, natychmiastowa dostępność
Odrzucanie przeszczepu, możliwe zakażenia
INTEGRA
Łatwy w użyciu, natychmiastowa dostępność
Konieczny przeszczep skóry pośredniej grubości
DERMAGRAFT
Łatwy w użyciu natychmiastowa dostępność, dostępny komercyjnie
Konieczny przeszczep naskórka
APLIGRAF (GRAFTSKIN)
Całkowicie odtworzona skóra pełnej grubości
Mała powierzchnia jednostkowych substytutów
TROCHĘ GENETYKI
Powstanie wielu typów ran wiąże się z defektami genetycznymi. Już w 1987r. Morgan i wsp. udowodnili, że keratynocyty mogą być genetycznie modyfikowane poprzez zastosowanie transferu retrowiralnego. Mogą być stale transferowane genem ludzkiego hormonu wzrostu. W przypadku transferu zawierającym retrowirus z genem kodującym VEGF, proces gojenia zostaje znacznie przyśpieszony - doprowadza to do unaczynienia skóry właściwej. Do niewątpliwych zalet terapii genowej należy jej trwałość, systemowa lub lokalna regulacja ekspresji genów i brak skutków ubocznych jej stosowania. Dlatego do konstrukcji substytutów skóry wykorzystuje się m.in.: genetycznie zmodyfikowane keratynocyty ludzkie z podwyższoną ekspresją PDGF-A. Zauważono także, że bezkomórkowy odpowiednik termalny w obecności komórek naskórka znacznie szybciej zasiedlany jest fibroblastami i komórkami endotelialnymi. Zaobserwowano tam zwiększoną produkcję kolagenów I i IV w jego obrębie.[12]
DEFEKTY KODÓW KODUJĄCYCH BIAŁKA
Geny kodujące białka odpowiedzialne są za właściwe połączenia naskórka i skóry właściwej. Defekt tych genów może spowodować wiele schorzeń.
LAMELLAR ICHTIOSIS powoduję upośledzenia funkcji naskórka. Choroba ta spowodowana jest delecją genu kodującego transglutaminaze - 1, która jest niezbędna w procesie różnicowania keratynocytów. Po transferze genu kodującego ten enzym, zaobserwowano odtworzenie struktury i funkcji naskórka.[15]
* Hemofilia B związana z delecją genu kodującego czynnik IX kaskady krzepnięcia krwi. Transfer tego genu do keratynocytów i przeszczepieniu myszom z delecją tego genu zaobserwowano pojawienie się tego czynnika już po tygodniu od dokonanej transplantacji.[15]
* Epidermolysis bullosa (EB) – to nazwa nadana całej grupie chorób o podłożu genetycznym, które objawiają się tworzeniem na powierzchni skóry pęcherzy. Wyróżnia się trzy typy choroby EB w zależności od miejsca tworzenia się pęcherzy :
- SIMPLEX- w naskórku
- JUNCTIONAL-pomiędzy naskórkami i skórą właściwą
- DYSTROFIC-w skórze właściwej
- Epidermolysis bullosa of simens- defekt w warstwie granularnej, mutacja w genie kodującym cytokeratynę 2e
Powyższe zdjęcie z mikroskopu elektronowego przedstawia keratynocyt z warstwy podstawnej naskórka osoby chorej na EBS Dowling-Meara. Strzałkami zaznaczono skupienia keratyny, które nie występująw normalnej komórce.
A NA KONIEC CIEKAWOSTKA... ELEKTRYZUJĄCA PRZYSZŁOŚĆ LECZENIA RAN
Od ok. 150 lat wiadomo, że reakcją na zniszczenie błony komórkowej jest wytwarzenie słabego pola elektrycznego przez rane. Dzieje się to na skutek utraty integralności, przerwania, które można porównać do zwarcia, powodującego zaburzenie różnicy potencjałów i zwiększenie przepływu jonów. Istnienie tego zjawiska stwierdzono u wszystkich gatunków zwierząt. Prąd elektryczny przyspiesza proces gojenia ran. Dzieje się tak dlatego, ponieważ przyciąga komórki biorące udział w naprawie tkanek, a przede wszystkim komórki, o których była mowa na początku tego artykułu, a więc keratynocyty, neutrofile i fibroblasty. Ponadto pole elektryczne wpływa na kierunek migracji komórek. Przy zmianie kierunku rana może się odnowić. Wzrost natężenia pola przyspiesza tempo migracji. Dowiedziono, że główną role w generowaniu tego wew. pola odgrywają jony sodowe i chlorkowe. Ważnym faktem jest to, że można regulować tempo gojenia poprzez wpływanie na przepływ jonów i pracę kanałów jonowych. Pod wpływem azotanu srebra, działającego na procesy gojenia rosło tempo elektrotaksji, a rana goiła się szybciej. Natomiast lek hamujący transport jonów chlorkowych- furosemid spowalniał procesy gojenia. Obecnie badacze uważają, ze to najnowsze odkrycie będzie można wykorzystać w hodowaniu tkanek na użytek medycyny i w leczeniu ran u pacjentow.
- Wew. pole elektryczne jest sygnałem inicjującym migrację w kierunku rany – jest to tzw. elektrotaksja- decyduje zarówno o kierunku jak i tempie migracji.[21]
PODSUMOWANIE
Na poznanie lepszego zrozumienia tak złożonego procesu jakim jest gojenie nie wątpliwie przyczyniło się wiele odkryć z dziedziny inżynierii tkankowej i biologii komórkowej. Zastosowanie terapii genowej i czynników wzrostowych w wielu przypadkach klinicznych odniosło sukces. Niestety tylko w nie licznych ośrodkach nas świecie wytwarza się ,,in vitro substytuty skóry. Głównym utrudnieniem są niewątpliwie wysokie koszty produkcji. Zrekonstruowana skóra odgrywa rolę nie tylko w zastosowaniu klinicznym, ale także: immunologii (reakcje na przeszczep), toksyczności różnych substancji, a także czynników przyśpieszających tempo gojenia. Bezsprzecznie dalsze badania nad gojeniem w przyszłości pozwolą wyleczyć wiele rodzajów schorzeń skórnych.
LITERATURA:
[1] "Kosmos" 1992 41(1) W. Korochoda "Migracja komórek nabłonkowych"
[2] B. Alberts, D. Bray, K. Hopkin, A. Johnson, J.Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter - "Podstawy biologi komórki" - PWN 2005
[3] J. Kawiak (red) "Seminarium z cytofiziologii" PWN 2002
[4] "Postępy Biochemii" A. Klein "Peptydy EGF podobne"tom 22, 2001
[5] "Postępy biologii komórki" J. Drukała "Kokultury komórkowe w rekonstruckji skóry w zastosowaniu klinicznym" tom 28, 2001
[6] A. Giese "Fizjologia komórki" PWN 1998r.
[7]C. Banandon, 1987 "Cell migration is essential for sustied growt of keratinocyte colonies" Cell 50
[8] "Postępy biologi komórki" Sroka J. "Zjawisko naprowadzania komórek zwierzęcych przez kontakt z podłożem. Wykorzystanie w praktyce klinicznej" tom 28,2001
[9]"Postępy biologi komórki" A. Klein EGF - podobne czynniki wzrostowe i ich udział w regeneracji naskórka.tom 28, 2001
[10]"Postępy biologi komórki" tom 28, 2001. M. Michalik "Wykorzystanie endocytozy kierowanej receptorami do selektywnego wprowadzanie genów w terapii genowej".
[11] J. Gołąb, M. Jakóbisiak, W. Lasek, "Immunologia " PWN 2005
[12] J. Drukała " Wykorzystanie hodowanych in vitro komórek skóry ludzkiej w transplantologii - mechanizm gojenia ran "
[13],"Postępy biologii komórki" J.Drukała, M. Majka,M. Ratajczak: „Postępy w metodach izolacji i namnażania komórek macierzystych naskórka ludzkiego”; tom 30 2003 suplement nr 21
[14]"Postępy biologii komórki" M. Kucia, J. Drukała:,,Postęp w metodach hodowli komórek dla transplantologii- komórki macierzyste" tom 29
[15]"Postępy biologii komórki" W. Korohoda " Badania migracji komórek- wątpliwości i trudności w interprepacji" tom 20, 1993
[15]http://www.umdnj.edu/gsbsnweb/stemcell/scofthemonth/EpSClay.htm
[16]http://www.integra-ls.com/products/?product=122
[17]http://www.owlnet.rice.edu/~bioc341/Proj_to_post/G19.pdf
[18]http://www.kolagennet.pl/?p=p_31&sName=sk%F3ra
[19]http://www.medicinenet.com/melanoma/article.htm
[20]http://virtuallaboratory.net/Biofundamentals/lectureNotes/Topic5-3_StemCells.htm
[21]http://nauka.pap.com.pl/demo/cgi-bin/full_info.pl?id=29850
[22]http://www.coloplast.pl/ECompany/PLMed/homepage.nsf/(VIEWDOCSBYID)
[23]http://webanatomy.net/anatomy
[24]http://www.tiho-hannover.de/einricht/anat/lit/mwenth/conntis/
[25]http://www.ebinfoworld.com/skinring.htm
[26]http://www.nature.com/jid/journal/v126/n7/fig_tab/5700296f1.html#figure-title
[27]http://download.current-biology.com/supplementarydata/curbio/17/24/2095/DC1/mmc6.mov
Kategorie: Biologia komórki | Immunologia | Genetyka | Biochemia