Fråga Doktorn

Hudceller flipa mellan underhåll och läkningstillstånd, studier visar

En ny studie som använder högupplösta filmer av levande celler avslöjar att hudceller kan vända mellan två former av proliferation: ett expanderande läge som är lämpat för sårreparation och en balanserad funktion som passar för underhåll av vävnad.

Forskningen visar att hudceller kan vända från underhåll till reparationsläge för att påskynda ny celltillväxt och läka ett sår.

Studien, av Wellcome Trust Sanger Institute i Cambridge och University of Cambridge, båda i Storbritannien, publiceras i tidningen Naturcellbiologi .

Forskarna upptäckte att nästa generations celler i det växande läget innehåller högre antal delande än icke-delande celler, och i det balanserade läget innehåller nästa generation av celler lika antal delande celler och icke-delande celler.

Även närvaron av ett sår verkar utlösa flipen från balanserat läge - där tillväxt och avgivning av celler är balanserad och passar underhåll av vävnad - till expanderande läge, där accelererad tillväxt behövs för att reparera såret.

Senior författare Dr Phil Jones, som har ett laboratorium som specialiserar sig på epidermala stamceller, säger:

Denna forskning visar att uppdelning av mänskliga hudceller kan byta sitt beteende mellan dessa två underhållsformer eller reparationer, utmanar den långsiktiga uppfattningen att hudförnyelse och läkning bygger på en speciell stamcellsbefolkning."

Han och hans kollegor liknar flipen mellan de två staterna för att ändra reglerna i ett tärningsspel. När en cell delar upp i två dotterceller kan dottercellerna dela eller icke-delande.

Hudceller flipar mellan två olika tärningsspel

Det finns tre möjliga resultat från en celldelning: Resultatet resulterar i två delande celler, resultatet två resulterar i en delning och en icke delande cell, och resultatet tre resulterar i två icke-delande celler.

När det gäller ett tärningsspel är dessa utfall ekvivalenta med att rulla en en eller en två för två delande celler, en tre eller fyra för en delning och en icke delande och en fem eller en sex för två icke-delande celler.

I det balanserade spelet är oddsen att rulla ett tal mellan ett och sex detsamma, vilket innebär att något av de tre celldelningsresultaten har en i tre chanser, vilket säkerställer en 50:50 jämn delning mellan delande och icke delande celler i nästa generation.

Men i det växande spelet fann forskarna att oddsen att producera delande celler är nio gånger högre - som ett tärningsspel där tärningarna laddas för att gynna resultat som säkerställer att antalet delande celler i efterföljande generationer snabbt överträffar icke-dykning celler.

För studien tog teamet live imaging filmer av mer än 3000 mänskliga hudceller dela i kultur tusentals gånger. Dessa visade att enskilda hudceller expanderar exponentialt i reparationsläge tills de producerar flerskiktiga ark av celler och sedan byter till balanserat läge.

Blockering av signalprotein stannar cellerna som blinkar tillbaka

Men forskarna noterar också med intresse att det som de observerade från encellsutvecklingen var bara hälften av historien, som medförfattare Dr. Joanna Fowler, från Sanger Institute, förklarar:

Genom att skrapa ark av celler i balanserat läge och observera celler bredvid skrapan såg vi att de ändrats till sårläkningsläge tills skrapet stängdes igen. Cellerna kan växla bakåt och framåt mellan de två tillstånden efter behov, vilket visar att beteendena var reversibla."

Det är som om hudcellerna kan känna när närliggande celler går förlorade, och det får dem att vända från underhåll till reparationsläge, och när de omges av celler igen, vänder de tillbaka till underhållsläget.

Vid vidare undersökning fann teamet "switchen" i form av cell-signaleringsproteinet ROCK2-kinas. När de blockerade proteinet stoppade cellerna i utbyggnads- eller reparationsläge att kunna vända tillbaka till balanserat eller underhållsmodus.

Och i ytterligare tester fann de skillnader i genuttryck mellan populationer av celler i reparation och balanserade tillstånd.

Teamet tror att studien hjälper till att förstå hur hudcellsodlingar expanderar, och det kan leda till ytterligare förbättringar av sårläkning i kliniken.

Resultaten kan också vara viktiga för att förstå cancer, där celler har för många delande döttrar, säger Dr. Jones, som han förklarar:

Mutationer kan ändra spelets regler och ladda tärningarna till fördel för att dela celler, vilket leder till cancer. Kunskapen att alla uppdelade hudceller är desamma men kan byta beteende hjälper oss att förstå hur DNA förändras i samband med cancerförändring av cellbeteende."

Under tiden, Medical-Diag.com Nyligen lärt sig om en färgförändrande Band-Aid som ger tidig varning om infektion. Banbrytande arbete av brittiska forskare har lett till sårförband för brännskador som förändrar färg som svar på infektion. Innovationen kan hjälpa till i den globala kampen mot antibiotikaresistens, sa de.