Ученые из Университета Бристоля выяснили, что скорость заживления ран зависит от ориентации клеток и механических сил в окружающих тканях — если клетки «растягиваются» в стороны от места повреждения, регенерация проходит медленнее. Результаты исследования опубликованы в Physical Review Letters (PRL).
В центре работы оказался процесс реэпителизации — этап, при котором клетки кожи распространяются по поверхности раны и восстанавливают защитный барьер организма. Нарушения на этом этапе повышают риск инфицирования и замедляют заживление.
Для анализа исследователи использовали модель на основе данных, полученных при изучении тканей плодовых мух (Drosophila melanogaster). С применением методов машинного обучения они проанализировали поведение тысяч клеток и обнаружили, что в норме клетки выстраиваются в строго упорядоченную структуру с ориентацией вдоль оси ткани.
На основе этих данных была создана математическая модель, описывающая ткань как «жидкость» из вытянутых и ориентированных частиц. Это позволило учесть механические силы, действующие вокруг раны, которые ранее практически не рассматривались.
Модель показала, что форма и динамика заживления напрямую зависят от направления этих сил. Если окружающие ткани «стягиваются» к центру повреждения, рана закрывается быстрее. Если же силы направлены наружу и как бы «расталкивают» края, процесс заживления замедляется.
Эксперименты подтвердили, что раны могут менять форму — растягиваться или сжиматься — в зависимости от ориентации клеток в окружающей ткани. При этом временные нарушения структуры клеток постепенно исчезают по мере восстановления.
Авторы подчеркивают, что учет механики тканей открывает новые возможности для медицины. Понимание того, как направлять силы в зоне повреждения, может помочь ускорить заживление и снизить риск осложнений.
Ранее была создана умная повязка для ран, которая выделяет антибиотики при наличии бактерий.
