Bioengineers idantifye fòmil yo selilè nan chòk nan sèvo twomatik

Rechèch la adrès de aspè enpòtan nan chòk nan sèvo twomatik (TBI), ak enplikasyon enpòtan pou tretman medikal la pou sòlda yo te blese pa eksplozyon.

De papye, pibliye nan jounal Pwosedi yo nan Akademi Nasyonal pou Syans (PNAS) ak PLoS One, bay eksplikasyon an ki pi konpreyansif nan dat ki montre kouman fòs mekanik ka tradui nan chanjman subtile dezastre fizyolojik nan newòn nan sèvo a ak vaskularizasyon.

"Rezilta sa yo te yon tan long kap vini," di direktè lekòl anketè Kevin Twous Parker, yon pwofesè nan byoenjenyeri nan Lekòl Harvard la nan Jeni ak Syans aplike (SEA) ak yon nan pi gwo nan US Army la. "Se konsa, anpil jenn gason ak fanm ap retounen nan sèvis militè ak blesi nan sèvo, ak nou jis pa konnen ki jan yo ede yo."

Lè sèvo a rankont yon fòs jayi, tankou yon bonm eksploze arebò wout, klinèks la delika klak kont zo bwa tèt la. Rezilta a, si pasyan an kontinye viv, kapab yon Chòk tanporè, yon pi danjere emoraji, oswa alontèm TBI, ki ka menm mennen nan kòmansman an byen bonè nan Parkinson la oswa maladi alzayme la.

Enspire pa pwòp eksperyans Parker nan militè, Maladi byofizik Group la (ki baze nan SEA yo ak nan Enstiti a Wyss pou byolojikman ki Enspire Jeni nan Harvard) li te pran moute kòz la. Sèvi ak dènye kri jeni tisi teknik-esansyèlman kreye yon sèvo k ap viv sou yon byolojis chip-, fizisyen, enjenyè, ak materyèl syantis kolabore nan etid chòk nan sèvo ak objektif potansyèl pou tretman.

Koulye a, chèchè nan gwoup li a yo te idantifye mekanis a pòtab ki inisye aksidan difize akson, ofrann ijan nesesè direksyon pou rechèch nan tretman ka geri ou.

Etid yo montre ke entegrin, pwoteyin reseptè anbake nan manbràn selilè, bay lyen ki enpòtan anpil ant fòs ekstèn ak entèn chanjman fizyolojik.

Entegrin konekte eleman yo estriktirèl nan selil la (tankou akten ak lòt pwoteyin sitoskelèt) ak matris la eksetera ki angaj selil ansanm nan tisi.Kolektivman, sa a se rezo nan eleman estriktirèl ak siyal refere yo kòm konplèks la Adhesion fokal.

Gen rechèch Parker la demontre ke fòs yo dechenen pa yon eksplozyon fizikman deranje estrikti nan konplèks la Adhesion fokal, anviwònman koupe yon reyaksyon chèn nan siyal destriktif molekilè nan selil yo nè nan sèvo a.

Anndan newòn a, entegrin nòmalman médyasyon aktivasyon an RhoA an pwoteyin ak Rho kinaz (wòch.) Lè se konplèks la Adhesion fokal detounen, Rho-ROCK siyal trajektwa an ale kounye a: li ap dirije a akten pwoteyin motè retire bra-tankou selil la an akson, debranche newòn yo ki soti nan chak ak lòt rezo yo tonbe pòtab ki konstitye yon sèvo a.

"Gen rechèch nou montre ke brid sou kou fòs mekanik, tankou sa yo ki soti nan yon vag eksplozyon ak transduced pa entegrin, yo ka lakòz domaj fizik neral," di Matye A. HEMPHILL, ki moun ki avèk Borna Dabiri (SB '07) ak Sylvain Gabriele, se yon plon otè de papye a nan PLoS One. Dabiri ak HEMPHILL yo ki aktyèlman elèv ki gradye nan SEA yo, ak Gabriele se yon ansyen parèy Doctorat nan laboratwa Parker la.

Enlarge

Left: Yon newòn pou sante yo, ak dandrit li yo ak axon entak. Dwa: gen newòn yo ki te domaje nye bra li yo, kraze koneksyon esansyèl ki gen vwazen li yo. Kredi: koutwazi Photo of Matye HEMPHILL, Borna Dabiri, ak Sylvain Gabriele.

Ajoute Dabiri: "ankourajan, nou menm tou nou te jwenn ke trete klinèks la neral ak HA 1077-, ki se yon inhibitor inibitè ROCK, nan 10 minit yo an premye pou blese moun, redwi kantite gonfleman fokal Nou panse ke etid pli lwen de anpèchman ROCK ta ka gen plon ladan. tretman solid nan fiti prè. "

Yon direksyon dezyèm nan rechèch nan laboratwa Parker la te rezoud yon lòt mistè nan TBI, eksplike poukisa serebral vazospasm, yon renovasyon danjere nan veso sangen nan sèvo a, rive pi souvan nan TBI ki te koze pa eksplozyon pase nan lòt kalite chòk nan sèvo.

"Jiska kounye a, chèchè lòt kap nan TBI konsantre sou chanèl ion ak poration manbràn, epi li te jeneralman te aksepte ke cerebralvasospasm te sèlman ki te koze pa emoraji. Li sanble ke li an soti anpil morecomplicated pase sa," se sa di Patrick W. Alford, yon Doctorat ansyen parèy nan laboratwa Parker a ak plon otè de papye a nan PNAS. "Entegrin ak Rho-ROCK siyal parèt yo dwe jwè nan tou de aksidan difize akson ak vazospasm serebral."

Kòm rapòte nan PNAS, fòs yo egzèse sou atè yo diferan pandan yon eksplozyon eksplozif pase pandan febli chòk fòs. Se emoraji Subarachnoid, sa ki ka rive nan blesi grav anpil tèt, konnen ki ka lakòz vazospasm, men nouvo rechèch Parker la montre ke fòs la ki inik nan yon eksplozyon kapab lakòz tou vazospasm pa limenm.

Eksplozyon an soti nan yon eksplozyon kreye yon gwo nan san presyon, ki detire mi yo ki nan veso san yo nan sèvo a. Pou etidye sa a, ekip Parker nan bioengineers bati atè atifisyèl, te fè nan k ap viv selil vaskilè, ak itilize yon machin espesyal ki rapidman detire yo, similye yon eksplozyon. Pandan ke sa a etann pa t 'ouvèrteman domaj estrikti nan selilè, li te fè lakòz yon ipèrsansibilite imedya nan pwoteyin nan andotelen-1.

Se andotelen-1 li te ye nan estimile selil yo absòbe vaskilè iyon kalsyòm, ki afekte akten-pwoteyin nan menm patisipe nan èskamotaj nan akson.

Nan 24 èdtan ki annapre yo eksplozyon an fo, ak tisi vaskilè yo hypercontract ak sibi yon konplete chanje fenotip, entèwonp fonksyon an jeneral nan klinèks la. Tou de nan konpòtman sa yo karakteristik vazospasm serebral.

Sa ki pi enpòtan, tankou nan klinèks la neral, Rho-ROCK siyal trajektwa a jwe yon wòl enpòtan nan konpòtman nan akten ak kontraksyon selil yo '. Ekip Parker la te jwenn ke anpèchman nan Rho pran yo touswit apre aksidan an ka bese efè ki danjere nan eksplozyon an sou sistèm vaskilè nan sèvo an.

"Nou te etabli yon zòtèy-kenbe kòm nou eseye moute sou tèt nan pwoblèm sa a," di Parker. "Nan plizyè fason, travay sa a se sèlman kòmansman an."

Bay nan Harvard University (nouvèl: sit entènèt)