Раны могут заживать без шрамов

мышь

Если вы серьезно порезались или обожглись, останется шрам? А вот и не обязательно! Прекрасная новость от американских биологов: у млекопитающих раны могут заживать без шрамов. Опыт, правда, проводился на мышах, но поскольку в процессе задействованы консервативные гены, результаты применимы и к человеку.

То, что после серьезной раны или ожога остается шрам, мы привыкли считать аксиомой. Последнее время пластическая хирургия подарила нам возможность, к примеру, "отшлифовать" рубец лазером, избавившись от неприятной отметины. Однако сами повреждения кожи мы привыкли считать необратимыми.

Процесс заживления ран …пересмотрен

Оказывается, это не так! Коллектив исследователей из медицинской школы Стэнфордского университета изучил процесс регенерации тканей после серьезных ран. Конкретно ученые исследовали процесс заживления в зависимости от присутствия в организме белка p21. Этот белок является ингибитором (то есть веществом, замедляющим действие) циклин-зависимой киназы 1А, которая, в свою очередь, участвует в смене фаз клеточного цикла.

Ранее было известно, что p21 играет важную роль в регуляции клеточного цикла и при реакции клетки на повреждение ДНК. О других функциях данного белка известно было немного. Однако ученые уже замечали, что отсутствие или ингибирование p21 у млекопитающих приводит к быстрой регенерации тканей ушей без образования шрамов.

Зачем мышам делали пирсинг

Заинтересовавшись этой закономерностью, они провели исследования, выяснив, как работает p21 в местах повреждения тканей. Мышам делали "пирсниг" — прокалывали в ушах отверстия диаметром 2 мм и в течение месяца следили за заживлением раны. Исследователи регистрировали скорость зарастания повреждения, состояние клеток и уровень экспрессии генов, связанных с изучаемым белком.

У группы предварительно отобранных мутантных мышей, в коже которых не выделялся белок p21, заживление и регенерация проходили намного быстрее. За месяц у них восстановилась хрящевая ткань под кожей и даже появились кровеносные капилляры. Более того — клетки каждого вида ткани формировались не из неспециализированных стволовых клеток, как это бывает при обычном заживлении, а за счет созревания клеток-предшественников соответствующей ткани. Таким образом, на месте зажившей раны не появилась фиброзная ткань, которую мы называем "рубцовой" — у мышек просто без следов зажило ухо.

Как это могло получиться?

Интереснее всего вопрос, как это могло получиться — ведь это противоречит всему, что мы знаем об обычном заживлении ран? Дело в факторе SDF-1 — белке, который обычно производится при помощи кератиноцитов в местах повреждения. SDF-1 связывается с рецептором Cxcr4 в лейкоцитах и таким образом регулирует мобилизацию лейкоцитов и их миграцию к месту повреждения, где они обеспечивают рост фиброзной ткани. Получается, что именно взаимодействие SDF-1 и Cxcr4 приводит к образованию рубцов в различных тканях — коже, легких, сердце и так далее.

Но у тех мышек, у которых белок p21 не синтезировался, количество SDF-1 и, соответственно, Cxcr4 резко уменьшено, и фиброзная ткань у них не образовывалась. Заживление шло иным путем — клетки кожи образовались из клеток-предшественников кожи, клетки хряща — из предшественников хондроцитов. Каждый тип клеток развивался на месте, определенном окружающими биохимическими условиями, и это обеспечило полное восстановление тканевой структуры.

Ученые также проверили, что произойдет, если в нормальных кератиноцитах тем или иным способом "выключить" р21 — например, связать химически. Выяснилось, что и в это работает: SDF-1 тоже перестает синтезироваться, и шрамов не появляется. Ранее также было известно, что SDF-1 действует как кофактор на пару с другим фактором, — C/EBPα. Эта связь в экспериментах подтвердилась: при "отключении" р21 снижалась снижалась, помимо синтеза SDF-1, и выработка C/EBPα.

Составлен план действий

Исследователи составили план действий по заживлению ран без шрамов. При снижении активности p21 в кератиноцитах отключается образование сигнального комплекса SDF-1 + C/EBPα. Из-за этого к области повреждения в меньшем количестве направляются лейкоциты, имеющие рецепторы Cxcr4 — который, как мы помним, отвечает за формирование фиброзной ткани. А в отсутствие конкуренции вместо них действовать начинают клетки-предшественники, формируя изначальную структуру тканей.

Но в изначальном эксперименте заживление ран без рубцов происходило у мутантных мышей, у которых белок р21 не синтезировался изначально. А можно ли в обычном организме управлять механизмом заживления, влияя на биохимическую активность? И на этот вопрос ответ положительный.

Сотрудники Стэнфордского университета воздействовали на мышей ингибитором фактора Cxcr4 — ADM-3100, который применяется для лечения некоторых типов рака и ВИЧ-инфекций. Экспериментаторы обрабатывали ранки препаратами ADM-3100 в течение недели — оказалось, ч то этого срока достаточно. Зарастание уха прошло намного быстрее, чем у контрольной группы мышей (рис. 4). Шрамов на месте прокола не осталось, и начал образовываться хрящевой прослой.

Ученые надеются, что этот механизм позволит им, в том числе, лечить сложные кожные экземы, хотя в целом перспективы его использования намного шире.

 Ластик для надоевшего шрама

Намажьте гель на рану

Опасности пирсинга. Как лечить келоидные рубцы