Gdy mózg cierpi na silne wstrząsy, takie jak te spowodowane eksplozją pobliskiej bomby, delikatna tkanka jest uderzana w czaszkę, aw konsekwencji, jeśli osoba przeżyje, tymczasowe siniaki, krwotok lub trwałe urazowe uszkodzenie mózgu, które może nawet prowadzić do wczesnego początku choroby Parkinsona lub Alzheimera.

Bioinżynierowie z Uniwersytetu Harvarda po raz pierwszy zidentyfikowali mechanizm rozproszone uszkodzenie aksonalne i wyjaśniłem, dlaczego skurcz naczyń mózgowych Jest to bardziej powszechne w uszkodzeniach mózgu wywołanych eksplozjami niż w przypadku urazów mózgu doznanych przez cywilów.

Według słów głównego badacza, Kevina Kit Parkera, profesora bioinżynierii w Szkoła Inżynierii i Nauk Stosowanych (SEAS) z Harvardu i dowódca armii Stanów Zjednoczonych „powraca wielu młodych mężczyzn i kobiet ze służby wojskowej z urazami mózgu i nie wiemy, jak im pomóc”.

Wykorzystanie najbardziej zaawansowanych technik inżynierii tkankowej - zasadniczo stworzenie żywego mózgu na chipie - biolodzy, fizycy, inżynierowie i naukowcy zajmujący się materiałami współpracują przy badaniu uszkodzeń mózgu i ich leczenia. Wyniki badań, zebrane w dwóch artykułach, opublikowanych w „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS) oraz w „PLoS One”, oferują najbardziej kompletne wyjaśnienie do tej pory, jak siły mechaniczne mogą być przekładane na subtelne Katastrofalne zmiany fizjologiczne dla neuronów mózgu i naczyń krwionośnych.

Naukowcy zidentyfikowali mechanizm komórkowy, który inicjuje rozlaną zmianę aksonalną, która oferuje wskazówki do badań nad leczeniem terapeutycznym. Jego badania pokazują, że integryny, białka receptorów zintegrowanych z błoną komórkową, są kluczowym ogniwem między siłami zewnętrznymi a wewnętrznymi zmianami fizjologicznymi. Integryny łączą elementy strukturalne komórki (takie jak aktyna i inne białka cytoszkieletowe) z macierzą zewnątrzkomórkową, która wiąże komórki w tkance. Łącznie ta sieć elementów strukturalnych jest znana jako kompleks przyleganie ogniskowe.

Siły uwolnione przez wybuch powodują reakcję łańcuchową zniszczenia molekularnego w komórkach nerwowych mózgu

Badania Parkera wykazały, że siły uwolnione przez fizyczną eksplozję zmieniają strukturę ogniskowej adhezji kompleksowej, która powoduje łańcuchową reakcję destrukcji molekularnej w komórkach nerwowych mózgu.

Inna część badań przeprowadzonych w laboratorium Parkera rozwiązała kolejną zagadkę dotyczącą urazowego uszkodzenia mózgu, wyjaśniając, dlaczego skurcz naczyń mózgowych, niebezpieczna przebudowa naczyń krwionośnych mózgu, jest częstsza w urazowym uszkodzeniu mózgu spowodowanym przez eksplozje niż w innych typach urazów mózgu.

Jak donosi dziennik „PNAS”, siły wywierane na tętnice są różne podczas ładunku wybuchowego niż podczas urazu po uderzeniu. Krwotok podpajęczynówkowy, który może wystąpić w ciężkich urazach głowy, może powodować skurcz naczyń, ale nowe badania Parkera pokazują, że tylko siła eksplozji może również powodować skurcz naczyń samodzielnie.

Eksplozja powoduje wzrost ciśnienia krwi, które rozprzestrzenia się na ściany naczyń krwionośnych w mózgu. W ramach tego badania zespół bioinżynierów Parkera zbudował sztuczne tętnice wykonane z żywych komórek naczyniowych i użył specjalnej maszyny do szybkiego rozciągnięcia, symulując eksplozję. W ciągu 24 godzin po symulowanej eksplozji tkanki naczyniowe uległy nadmiernemu skurczowi i całkowitej zmianie fenotypowej, która zmieniła ogólną funkcję tkanek. Oba zachowania są charakterystyczne dla skurczu naczyń mózgowych.

Naukowcy zaobserwowali, że ścieżki sygnałowe Rho-ROCK odgrywają ważną rolę w zachowaniu aktyny i kurczeniu się komórek. Zespół Parkera odkrył, że zahamowanie Rho wkrótce po urazie może złagodzić szkodliwe skutki eksplozji na układ naczyniowy mózgu.

Źródło: PRASA EUROPEJSKA

Jak żyć lepiej? Jacek Walkiewicz, cz.1, 20m2 talk-show, odc. 309 (Październik 2019).