Las lesiones y la degeneración de los tejidos fibrocartilaginosos, como el menisco de la rodilla y el disco intervertebral, tienen costos socioeconómicos y de calidad de vida significativos. Pero el desarrollo de estrategias de tratamiento efectivas para abordar las patologías en estos tejidos que soportan carga ha sidoobstaculizado por la falta de comprensión de las relaciones entre su estructura y su función.
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Delaware y la Universidad de Pensilvania ha arrojado nueva luz sobre este tema, sentando las bases para un mejor tratamiento de lesiones como las lágrimas de menisco, así como nuevas terapias para la osteoartritis y la degeneración relacionada con la edad.
Sus hallazgos se informan en un documento, "La heterogeneidad microestructural dirige la micromecánica y la mecanobiología en el fibrocartílago nativo y de ingeniería", publicado en línea en Materiales de la naturaleza el 4 de enero
Dawn Elliott, profesora y presidenta del Departamento de Ingeniería Biomédica de la UD, explica que los tejidos fibrocartilaginosos están formados principalmente por fibras largas y alineadas que confieren resistencia y rigidez. Sin embargo, resulta que también tienen pequeñas fibras no fibrosasregiones, conocidas como microdominios, que se comportan de manera muy diferente a las áreas fibrosas.
"Nuestra primera pregunta cuando vimos estos microdominios fue '¿Son normales o están asociados con la patología?'", Dice Elliott.
Los estudios realizados en su laboratorio sobre tejido humano bovino y donado mostraron que los microdominios estaban presentes comenzando en la etapa fetal, pero aumentaron con la edad, las lesiones y las enfermedades, lo que sugiere que el aumento del tamaño del microdominio estaba relacionado con la pérdida de la función.
Entonces, ella y su equipo comenzaron a analizar la mecánica del sistema y descubrieron que si bien los tejidos fibrosos alineados eran muy elásticos, se comportaban como una banda elástica cuando se estiraban, los microdominios no se estiraban.
"Esto nos dijo que no estaban recibiendo las mismas señales mecánicas que los tejidos alineados", dice Elliott.
Luego recurrió a Randall Duncan, profesor del Departamento de Ciencias Biológicas de la UD, para que le ayudara a abordar el problema de la señalización celular. Con Duncan, el equipo descubrió que las células en los microdominios evidenciaban una señalización de calcio muy alta, mientras que las señales de calcio se activabany apagado bajo carga mecánica en las regiones fibrosas.
"Esto nos dijo que las células en estas dos regiones se comportan de manera muy diferente cuando se estira el tejido, que es información crítica en el desarrollo de terapias para tratar enfermedades", dice Elliott.
Un estudio adicional requirió un sistema modelo con una mejor capacidad para controlar las variables que en el tejido nativo. Este sistema fue desarrollado por el colaborador e investigador co-principal de Elliott de los Institutos Nacionales de Salud que financian esta investigación, Robert Mauck, quien esProfesor asociado de cirugía ortopédica y bioingeniería en la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pennsylvania.
Mauck y su equipo crearon una plataforma para estudiar los efectos del microdominio en condiciones normales y patológicas, permitiendo a los investigadores investigar la estructura física, la carga mecánica y la señalización celular tanto en condiciones reales como de ingeniería.
"Esta plataforma de ingeniería de tejidos facilitará el estudio de la mecanobiología de los tejidos fibrosos en desarrollo, homeostáticos, degenerados y regenerados, allanando el camino para el desarrollo de estrategias terapéuticas que puedan detener o revertir la progresión de la degeneración de los tejidos", dice Elliott.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Diane Kukich. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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