El tejido de fibrocartílago en la rodilla se compone de una estructura molecular más variada de lo que los investigadores apreciaron anteriormente, según un nuevo estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Delaware. Su trabajo informa formas de mejorartratar lesiones como el desgarro del menisco de la rodilla, cuyo tratamiento es la cirugía ortopédica más común en los Estados Unidos, y la degeneración tisular relacionada con la edad, que pueden tener costos socioeconómicos y de calidad de vida significativos.trabaje esta semana en línea antes de imprimir en Nature Materials.
El desarrollo de estrategias de tratamiento efectivas para abordar las lesiones en los tejidos que soportan la carga del cuerpo se ha visto obstaculizado por la falta de comprensión de la interacción entre la estructura y la función y cómo las células dentro de estos tejidos especializados responden a entradas mecánicas, como caminar, correry actividad física. Sin esta información, el descubrimiento y el desarrollo de estrategias de tratamiento efectivas para mejorar estas afecciones se ha retrasado. Si bien existen modelos diseñados por tejidos que pueden imitar varios aspectos de la estructura y función del tejido natural sano, estos no simulan tempranoDegeneración tisular y su efecto sobre la estructura, las propiedades mecánicas y la biología celular.
"Para poder sondear las relaciones estructura-función de los tejidos naturales, desarrollamos modelos de microingeniería para avanzar en nuestra comprensión del desarrollo de tejidos, la homeostasis, la degeneración y la regeneración de una manera más controlada", dijo el coautor principal Robert L.Mauck, PhD, profesor asociado de Cirugía Ortopédica y Bioingeniería en Penn. "Nuestras construcciones de ingeniería tisular coinciden con las propiedades estructurales, mecánicas y biológicas del tejido nativo durante el proceso de formación y degeneración del tejido. Esencialmente, estamos trabajando para diseñar tejidosno solo para proporcionar reemplazos saludables, sino también para comprender mejor lo que está sucediendo para causar degeneración en primer lugar "
El equipo describe que los tejidos del menisco de las rodillas se componen de regiones fibrosas que consisten en fibras largas y alineadas que le dan resistencia y rigidez al tejido. Sin embargo, dentro de esta región fibrosa hay pequeñas regiones no fibrosas llamadas microdominios que tienen una composición diferente,con diferentes propiedades mecánicas concomitantes. Mientras que las regiones fibrosas alineadas transmiten señales de deformación mecánica directamente a las células circundantes, los microdominios ricos en proteoglicanos no se deforman en absoluto.
"Nuestra primera pregunta cuando vimos estos microdominios fue" ¿Son normales o están asociados con la patología? ", Preguntó el coautor principal Dawn Elliott, PhD, profesor y presidente del departamento de Ingeniería Biomédica de Delaware.
Los estudios realizados en el laboratorio de Elliott con vaca y tejido humano donado mostraron que los microdominios están presentes en tejidos sanos muy jóvenes, pero estos microdominios aumentaron con la edad, las lesiones y trastornos como la osteoartritis, lo que sugiere que el aumento del tamaño del microdominio está relacionado con la enfermedadaparición y pérdida de la función del tejido.
El equipo supuso que las células en las regiones fibrosas y los microdominios ricos en proteoglicanos no estaban recibiendo las mismas señales mecánicas. De hecho, las células dentro de los microdominios no respondían a las entradas mecánicas, mientras que las células en las regiones fibrosas activaban y desactivaban las señales de calcioen respuesta a la carga mecánica. Estas células probablemente detectaron las entradas físicas cuando se estiraron, similar al estrés en los músculos al hacer ejercicio, y convirtieron la entrada mecánica en un mensaje bioquímico, en este caso, el flujo de calcio a través de la membrana celular.
Mauck luego desarrolló un modelo de ingeniería de tejidos para controlar mejor las variables en comparación con el tejido natural. Su laboratorio ideó una plataforma de cultivo a escala micro para generar tejido de ingeniería con características normales y anormales y observó diferencias en la estructura física y la señalización celular en respuesta acarga mecánica. Estos microtissues diseñados replicaron las características clave de la degeneración del tejido nativo y ahora pueden servir como plataforma para probar nuevas estrategias de tratamiento, ya sea de naturaleza física, como la fisioterapia, o basadas en medicamentos.
"Este modelo de enfermedad diseñado permitirá el desarrollo de nuevos tratamientos para la enfermedad degenerativa en numerosos tipos de tejidos conectivos", dijo Mauck.
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Materiales proporcionado por Perelman School of Medicine en la Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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