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Insights sobre o processo de cicatrização de feridas

Novas pesquisas mostram como é complicado o processo de cicatrização de feridas no corpo.

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Dano nos tecidos pode começar um processo complicado no nosso corpo que ajuda a curar feridas. Quando a gente se machuca, o corpo ativa uma série de eventos que envolvem movimentos e mudanças nas células. Esses eventos são parecidos com o que rola quando nossos corpos se desenvolvem nas primeiras fases da vida. O processo de cicatrização ajuda a prevenir infecções e permite que a ferida volte a ser como era antes da lesão.

Um passo importante na cicatrização é chamado de re-epitelização. É quando as células da pele na borda da ferida se movem para cobrir o espaço aberto. Muitas ações diferentes das células ajudam nesse processo. As células podem mudar de forma, se mover e dividir. Mas a gente ainda não sabe exatamente quanto cada uma dessas ações ajuda a fechar a ferida, quais sinais dizem às células o que fazer depois de uma lesão, ou como outras ações podem ajudar se uma não rolar.

Avanços Recentes na Pesquisa de Cicatrização de Feridas

Nos últimos anos, os cientistas têm trabalhado muito para entender melhor como a cicatrização acontece. Com novas técnicas de imagem, eles estudaram como as células da pele se movem e se dividem durante o processo de cicatrização em camundongos. Um estudo observou feridas nas caudas de camundongos, que não têm pelos, tornando mais fácil ver as células da pele. Os pesquisadores descobriram que as células na borda da ferida se moviam enquanto as que estavam atrás multiplicavam.

Outro estudo focou na orelha de um camundongo sem pelos e forneceu imagens de alta resolução da pele avançando enquanto se curava. Esse estudo também descobriu que algumas células estavam se movendo para frente enquanto outras estavam se multiplicando. Os cientistas conseguiram rastrear as células e medir sua velocidade e com que frequência se dividiam.

Como os tecidos de camundongos e humanos são difíceis de observar, acompanhar esses processos tem sido bem desafiador. Muitas tentativas anteriores de observar os movimentos das células da pele em tempo real não deram certo, e até os estudos recentes oferecem apenas informações limitadas.

Para contornar esse problema, os pesquisadores começaram a usar moscas-da-fruta, especificamente seus embriões e larvas, porque são transparentes e mais fáceis de estudar. Esses estudos mostraram não só como as células da borda avançavam, mas também como as células mais atrás apoiavam seu movimento soltando os tecidos ao redor.

Com novas metodologias, fica mais fácil coletar grandes quantidades de dados sobre como as feridas cicatrizam nesses organismos mais simples. Pesquisadores têm usado algoritmos de computador avançados para analisar esses dados, permitindo que eles rastreiem quando e onde as células se multiplicam e como mudam de forma enquanto ajudam a fechar uma ferida.

Compreendendo os Comportamentos das Células na Cicatrização

O objetivo de estudar esses comportamentos celulares é descobrir como cada um contribui para a cicatrização de uma ferida e como vários sinais no corpo controlam essas ações. Os pesquisadores coletaram muitos dados sobre os comportamentos celulares em tecidos machucados de moscas-da-fruta usando técnicas de imagem avançadas. Eles começaram observando os processos normais de cicatrização em moscas-da-fruta saudáveis para estabelecer uma linha de base.

Depois, manipularam genes relacionados a sinais-chave de cicatrização, como a onda de cálcio, que é um dos primeiros sinais liberados quando ocorre um dano. Esse sinal de cálcio ajuda a controlar comportamentos celulares específicos após uma lesão. Eles também examinaram a Sinalização JNK, que ajuda as células a responderem a lesões, e a resposta imune, que é conhecida por auxiliar na reparação geral.

As moscas usadas para esses experimentos tinham tecidos das asas que podem ser facilmente vistos e observados. Quando os pesquisadores machucaram as moscas, geraram lesões consistentes. Então, estudaram como o processo de cicatrização se desenrolou nas áreas machucadas ao longo do tempo.

Observando a Cicatrização de Feridas em Moscas-da-Fruta

Usando tecnologia de imagem, os pesquisadores conseguiram criar vídeos em lapso de tempo das feridas cicatrizando nas asas das moscas-da-fruta. Nesses vídeos, eles puderam ver o processo de cicatrização da pele se desenrolar. Comparando moscas saudáveis com aquelas com genes alterados, conseguiram ver como os comportamentos celulares individuais mudam quando certos sinais são interrompidos.

O processo de cicatrização de feridas de tamanhos diferentes também forneceu insights interessantes. Feridas maiores levam mais tempo para fechar do que as menores. Os pesquisadores descobriram que durante a cicatrização de feridas maiores, a Migração Celular e as mudanças de forma eram mais significativas em comparação com feridas menores.

Depois da fase inicial de movimentos rápidos, as células começariam a restaurar suas formas, e o processo de Divisão Celular começaria. Isso destaca como os comportamentos celulares podem mudar ao longo do tempo e como todos trabalham juntos para reparar o dano.

O Papel da Migração Celular, Mudanças de Forma e Divisões

Com essa pesquisa, os cientistas aprenderam que três comportamentos-chave ajudam as células a curar feridas: migração, mudanças de forma e divisões celulares.

  1. Migração Celular: Esse comportamento se refere a como as células da pele se movem em direção à ferida para fechar o espaço. Durante as primeiras fases da cicatrização, as células mais próximas da ferida migram rapidamente, enquanto as que estão mais atrás se movem mais devagar. Para feridas maiores, a migração continua por mais tempo, pois a distância que as células têm que percorrer é maior.

  2. Mudanças de Forma das Células: As células na borda de uma ferida mudam de forma significativamente enquanto se esticam para cobrir o espaço aberto. As mudanças de forma ajudam a fechar a ferida, e esse comportamento geralmente ocorre ao mesmo tempo que a migração.

  3. Divisões Celulares: Após a fase inicial de cicatrização, as células começam a se dividir para substituir aquelas que foram perdidas ou danificadas durante a lesão. Os pesquisadores observaram que o timing das divisões celulares pode variar com base em vários fatores, incluindo o tamanho da ferida e a presença de sinais específicos.

Investigando Sinais Que Controlam a Cicatrização

Os cientistas começaram a examinar os sinais que direcionam esses comportamentos celulares. Um sinal chave é a onda de cálcio que se espalha pelo tecido imediatamente após uma lesão. Ao reduzir ou bloquear esse sinal, os cientistas podem observar mudanças no comportamento celular.

Por exemplo, quando a onda de cálcio foi bloqueada em moscas-da-fruta, as células migraram mais devagar e tiveram dificuldades em mudar de forma. Esses achados indicam que os comportamentos celulares normais dependem muito desses sinais para funcionar corretamente.

O papel da sinalização JNK também foi estudado. Essa via de sinalização é crucial no processo de cicatrização, particularmente para as mudanças de forma das células. Quando a sinalização JNK foi interrompida, os pesquisadores notaram que, embora a migração celular fosse relativamente afetada, a habilidade das células de mudar de forma foi significativamente prejudicada. Sem as mudanças de forma adequadas, as células não conseguiam participar efetivamente do processo de cicatrização.

Outro componente importante identificado nessa pesquisa é a resposta imune. No corpo, as células imunes desempenham um papel vital na limpeza de detritos e liberando sinais que instruem as células da pele a migrar e se dividir. Quando essas células imunes foram removidas nos experimentos, os pesquisadores observaram uma grande diminuição na migração e proliferação celular, destacando sua importância na cicatrização.

Conclusão e Direções Futuras

Essa pesquisa destaca a complexidade da cicatrização de feridas, mostrando como vários comportamentos celulares trabalham juntos para reparar danos nos tecidos. O estudo abriu portas para entender como as vias de sinalização influenciam esses comportamentos, proporcionando uma imagem mais clara do processo de cicatrização.

À medida que avançamos, estudos adicionais podem se aprofundar em outros sinais envolvidos na cicatrização. A pesquisa poderia se concentrar em entender como sinais individuais das células imunes afetam o comportamento das células da pele e se interromper um comportamento pode impactar os outros.

No final das contas, as técnicas e descobertas desses estudos podem levar a avanços significativos na ciência médica, especialmente em estratégias de cicatrização de feridas. Esse trabalho estabelece uma base para futuras pesquisas que melhorem os processos de cicatrização em organismos mais complexos, incluindo os humanos, o que pode levar a tratamentos melhores e a uma compreensão aprofundada da recuperação de lesões. A combinação de imagens avançadas, análise automática e manipulação genética oferece um caminho emocionante pela frente no campo da reparação de tecidos.

Fonte original

Título: AI reveals a damage signalling hierarchy that coordinates different cell behaviours driving wound re-epithelialisation

Resumo: One of the key tissue movements driving closure of a wound is re-epithelialisation. Earlier wound healing studies have described the dynamic cell behaviours that contribute to wound re-epithelialisation, including cell division, cell shape changes and cell migration, as well as the signals that might regulate these cell behaviours. Here, we use a series of deep learning tools to quantify the contributions of each of these cell behaviours from movies of repairing wounds in the Drosophila pupal wing epithelium. We test how each is altered following knockdown of the conserved wound repair signals, Ca2+ and JNK, as well as ablation of macrophages which supply growth factor signals believed to orchestrate aspects of the repair process. Our genetic perturbation experiments provide quantifiable insights regarding how these wound signals impact cell behaviours. We find that Ca signalling is a master regulator required for all contributing cell behaviours; JNK signalling primarily drives cell shape changes and divisions, whereas signals from macrophages regulate largely cell migration and proliferation. Our studies show AI to be a valuable tool for unravelling complex signalling hierarchies underlying tissue repair.

Autores: Jake Turley, F. Robertson, I. V. Chenchiah, T. B. Liverpool, H. Weavers, P. Martin

Última atualização: 2024-04-11 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.10.588842

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.10.588842.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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