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药物可以使小鼠无疤痕愈合

这种方法可以防止细胞检测到张力,张力会造成疤痕。
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几十年来,研究人员一直在试图找到阻止疤痕形成的方法,现在,多亏了一只新老鼠研究,他们离成功又近了一步。

伤疤很快就会愈合,但很难修复

我们中的许多人都有这样或那样的伤疤,因为事故或手术。虽然疤痕让人不愉快,但它也不仅仅是美容方面的问题。疤痕组织不是健康皮肤的好替代品,因为它缺乏汗腺和毛囊,结构上比皮肤脆弱,也没有皮肤的弹性。

瘢痕是对受伤的一种紧急反应,以迅速关闭皮肤上的开口。疤痕组织的形成速度比普通皮肤的生长速度快得多,因此它被选为应对损伤、防止感染或致命失血的最快方式。不幸的是,虽然疤痕组织是治疗创伤的一种快速方式,但它会导致不完美的修复,损害正常的外观和功能。

在一项新的研究中,斯坦福大学的一组研究人员发现了更多关于我们受伤后疤痕的原因。他们还了解到,通过阻断愈合过程中的关键细胞信号,伤口可以愈合而不留下疤痕,而且与健康的皮肤没有区别。

研究人员注意到,在皮肤修复过程中,张力在疤痕组织的形成中起着关键作用。伤口上的张力越大,就越有可能形成疤痕组织。这方面的一个很好的例子是,当人类处于胎儿阶段,伤疤没有形成;这是因为胎儿的皮肤呈果冻状,缺乏我们年老时皮肤所具备的紧致性。

研究小组发现,通过降低拉伸伤口的张力,伤疤组织的形成就会减少。

为什么紧张关系到疤痕的形成

为什么伤口周围皮肤的紧张首先会导致疤痕?为了回答这个问题,研究人员将注意力集中在一种名为engrails -1的基因上,该基因可以促进成纤维细胞中发现的一种特殊蛋白质的生成,成纤维细胞是一种有助于疤痕组织形成的细胞。

他们在实验中发现,皮肤中有一种成纤维细胞亚群不正常地表达engrails -1基因,但在疤痕组织形成过程中开始表达。



然后,他们研究了张力是如何参与到engrails -1基因的启动中来的。众所周知,细胞可以感知周围环境,包括机械压力和张力。也许最有趣的是,也有一些方法可以削弱细胞感知环境的能力,这让研究人员考虑这样做来防止疤痕。

从通常不表达enggrail -1的成纤维细胞开始,研究小组创造了三种不同的环境,并允许细胞在其中生长。有文化的软凝胶上创建细胞增长,没有张力的文化常规塑料盘上表面张力,和文化在同一塑料盘,但化学阻止细胞检测环境中存在的张力。

结果是,软凝胶中的细胞不表达enggrail -1,塑料培养皿中的细胞表达enggrail -1,而被抑制感知张力的细胞也不表达enggrail -1。

愈合伤口而不留下疤痕

这在老鼠身上也得到了证实;当拉力作用于愈合的手术伤口时,表达engrails -1的细胞数量增加,从而形成更厚的疤痕组织。

使用药物维替泊芬,给小鼠麻醉并制作手术切口。维替泊芬用于治疗某些眼部疾病,可以阻止细胞感知紧张和机械应力。在对愈合创面施用维替泊芬的同时,对创面施加机械张力

结果与细胞实验的结果如出一辙。维泊芬治疗后小鼠皮肤恢复正常。的确,经过显微镜检查,愈合的皮肤上有正常的腺体和毛囊;通常,这不会发生在疤痕组织中。愈合后的皮肤在结构上与正常皮肤一样强壮,一种人工智能算法将许多健康皮肤的图像与用维porfin愈合的皮肤图像进行了比较,没有发现任何差异。

研究人员的下一步将是对其他动物进行进一步研究;如果成功,几乎肯定会进行临床试验。

成年哺乳动物的伤口通常通过形成纤维性疤痕愈合。Mascharak等人发现,特定的皮肤成纤维细胞(engrail -1系阴性成纤维细胞)激活engrail -1的表达,并启动促纤维化细胞程序,以响应伤口中的局部组织力学(见Konieczny和Naik的观点)。当这些细胞中的机械信号被抑制(无论是基因缺失还是小分子抑制)时,小鼠的皮肤伤口不再形成疤痕,而是通过再生而愈合,使皮肤恢复正常的毛囊和腺体、细胞外基质和机械强度。

结论

这证实了疤痕组织的形成是可以预防的,也为干预其他类型的疤痕打开了大门,比如纤维化,一种常见的与年龄相关的疾病。它也有可能对抗心脏病发作后的心脏瘢痕。这种疗法也有美容方面的应用,如果在受伤或手术留下疤痕后使用这种疗法,可能会引起更广泛的公众兴趣。



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文学

[1] Mascharak, S., Davitt, M. F., Griffin, M., Borrelli, M. R., Moore, A. L., Chen, K., & Longaker, M. T.(2021)。阻止成纤维细胞engrail -1的激活可使伤口再生而不形成疤痕。科学,372(6540)。

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关于作者

史蒂夫希尔

Steve是LEAF董事会成员,同时也是总编辑,负责协调该组织每日的新闻文章和社交媒体内容。他是衰老研究和生物技术领域的活跃记者,迄今为止已就此话题撰写了600多篇文章,采访了100多名该领域的顶尖研究人员,主持了有关衰老的直播活动,并参加了各种医疗行业会议。他的作品曾在H+杂志、Psychology Today、Singularity Weblog、Standpoint magazine、Swiss Monthly、Keep me Prime和New Economy magazine上发表。史蒂夫是2020年H+创新者奖的三位获奖者之一,并与Mirko Ranieri -谷歌AR和Dinorah Delfin -永生者杂志分享这一荣誉。H+创新者奖着眼于我们的社区,认可那些鼓励社会变革、取得科学成就、技术进步、哲学和知识视野、作者独特的叙述、建立迷人的艺术冒险的想法和项目,开发产品来弥合差距,帮助我们实现超越人类的目标。Steve有项目管理和行政的背景,这帮助他建立了一个有效的筹款和内容创作的联合团队,而他额外的生物学和统计数据分析的知识,使他可以仔细评估和协调参与该项目的科学团队。
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