Nova studija istraživača sa Univerziteta u Galveju i Univerziteta u Limeriku sugeriše da bi električna stimulacija mogla biti od suštinskog značaja za tetive da očuvaju svoje zdravlje, nudeći nove mogućnosti za popravku i regeneraciju tetiva.
Tetive se odupiru intenzivnom mehaničkom naprezanju, istovremeno olakšavajući prenos sile sa mišića na kosti. Oni su takođe piezoelektrični, što znači da će kada se istegnu proizvesti električno polje, za koje se smatra da je važno za regulisanje funkcije ćelija tetiva. Međutim, kada su povređene, tetive nude ograničeno zarastanje, što često dovodi do hroničnog bola i invaliditeta, što utiče na produktivnost pacijenata.
U 2023. godini, velike suze ili traumatske povrede tetiva, ligamenata i mišića pogodile su skoro pola miliona ljudi koji su bili stalno zaposleni u Sjedinjenim Državama.
Oporavak od povreda tetiva je spor i često zahteva opsežnu rehabilitaciju, što uzrokuje skoro dva meseca izgubljenih radnih dana po povredi. Sadašnja regenerativna medicina za popravku tetiva do sada nije uspela da ponovo stvori prirodno okruženje ćelija tetiva, što na kraju otežava njihov terapeutski potencijal.
Na čelu sa dr Marc Fernandez-Iague, koji je završio doktorat. dok je istraživač sa CURAM na Univerzitetu u Galveju, istraživački tim se fokusirao na razumevanje kako električni i mehanički signali rade zajedno da kontrolišu funkciju ćelija tetiva. Tradicionalno, ćelije tetiva je izuzetno teško kultivisati u laboratoriji jer brzo i nepovratno gube svoje funkcije slične tetivi kada se izoluju iz tela.
Da bi se pozabavio ovim izazovima, tim je razvio novi uređaj za ćelijsku kulturu – „timpanski piezoelektrični bioreaktor“ koji radi na sličan način kao i ljudska bubna opna i koji je isporučivao mehaničke vibracije i električne stimuluse ćelijama tetiva. Rad je objavljen u časopisu Advanced Science .
Ova dvostruka stimulacija je prouzrokovala da ćelije bolje zadrže svoja zdrava svojstva specifična za tetive, dok su proširene u laboratoriji, omogućavajući im da se koriste u pristupima popravke i regeneracije tkiva.
Dr Fernandez-Iague je rekao: „Naš rad je ukorenjen u dubokom razumevanju kako ćelije osećaju i komuniciraju sa svojom okolinom. Do sada su ćelije tetiva uzgajane u laboratoriji u specijalizovanom uređaju koji ih rasteže da oponašaju efekte tela. kretanje Međutim, ovaj pristup zanemaruje da su tkiva tetiva piezoelektrična – generišu električne signale kada su podvrgnuta mehaničkom naprezanju.
„Naš istraživački projekat je konstruisao dinamičke električno-mehaničke sisteme stimulacije, koji ćelijama obezbeđuju specifične signale koji su im potrebni da uspešno vode njihov razvoj, čime se ponovo stvaraju ključni uslovi životne sredine primećeni tokom normalnog formiranja i popravke tkiva.
Dr Manus Biggs, vanredni profesor na Univerzitetu u Galveju i glavni istraživač studije, izneo je neke šire implikacije istraživanja: „Iako naš pristup pokazuje veliki potencijal za konačno rastuća tkiva tetiva u laboratoriji, on takođe ima značajne implikacije za stvaranje drugih tkiva koja reaguju na dvostruke električne i mehaničke sile, kao što su hrskavica, kosti, pa čak i kardiovaskularna tkiva otvara nove mogućnosti za razvoj terapija koje promovišu jačanje tkiva i nude alternativne ili komplementarne strategije trenutnim metodama fizičke rehabilitacije.
„Razumemo da se tradicionalne mišićno-skeletne terapije često oslanjaju na fizikalnu terapiju koja obezbeđuje mehaničke signale ćelijama regenerativnih tkiva. Nasuprot tome, uključivanje električne stimulacije obezbeđuje veću preciznost u kontroli kako ćelije reaguju, nudeći efikasnije pristupe za primenu u regenerativnoj medicini.
„Kritično, dugo se aludiralo da piezoelektričnost tetiva ima fiziološke funkcije. Ova studija je jedna od prvih te vrste koja pokazuje da piezoelektrični signali mogu regulisati diferencijaciju i razvoj ćelija.“
