Η ανακάλυψη του Piezo1 ως βασικού παράγοντα για την ανάπτυξη του δέρματος υπό τάση
Ερευνητές από το Johns Hopkins Medicine έχουν παρουσιάσει νέα στοιχεία που δείχνουν ότι η πρωτεΐνη Piezo1 ελέγχει την ανάπτυξη του δέρματος ανιχνεύοντας την τάση που ασκείται σε αυτό και συντονίζοντας τις μεταβολικές και ανοσολογικές αλλαγές που είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη. Οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι τα ευρήματα θα μπορούσαν τελικά να βοηθήσουν τους γιατρούς να αναπτύξουν μη επεμβατικές θεραπευτικές προσεγγίσεις για τη δημιουργία νέου δέρματος, το οποίο θα είναι χρήσιμο για τη θεραπεία εγκαυμάτων και άλλων τραυματισμών που απαιτούν μεταμόσχευση δέρματος.
Η σημασία της φυσικής τάσης στην ανάπτυξη του δέρματος
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι η υπερβολική φυσική πίεση, η οποία ορίζεται ως η εσωτερική και εξωτερική τάση που βιώνουν τα κύτταρα και οι δομές του σώματος, προκαλεί ρήξεις στο δέρμα, ενώ οι μέτριες επίπεδα προάγουν την ανάπτυξη, όπως οι σωματικές αλλαγές που παρατηρούνται κατά την ανάπτυξη των παιδιών και την εγκυμοσύνη. Η ανάπτυξη του δέρματος που βασίζεται στην τάση περιλαμβάνει την επιδερμίδα (την εξωτερική στρώση του δέρματος) και το χόριο (την μεσαία στρώση του δέρματος), αλλά ο τρόπος με τον οποίο ελέγχεται σε μοριακό επίπεδο παραμένει ασαφής. Αντίθετα, οι ερευνητές γνωρίζουν ότι η επούλωση πληγών, μια άλλη διαδικασία του σώματος που περιλαμβάνει την ανάπτυξη του δέρματος, ελέγχεται από την οδό σήμανσης Hippo και απαιτεί συντονισμό μεταξύ αίματος, λιπών, ανοσοποιητικών, νευρικών και δερματικών κυττάρων.
Πειραματική προσέγγιση και ευρήματα
Προηγούμενες έρευνες είχαν δείξει ότι η Piezo1, μια πρωτεΐνη που λειτουργεί ως μηχανισμός μετατροπής, είναι παρούσα σε υψηλά επίπεδα στο δέρμα, υποδηλώνοντας πιθανό ρόλο της στην ανάπτυξη του δέρματος. Σε μια σειρά πειραμάτων που χρηματοδοτήθηκαν από το NIH και δημοσιεύθηκαν στις 25 Ιουλίου στο Nature Communications, η ερευνητική ομάδα του JHM επιχείρησε να εξερευνήσει πώς η Piezo1 μπορεί να ανιχνεύει και να ανταγωνίζεται την μηχανική τάση, αρχικά προσδιορίζοντας τα μοριακά σήματα που ενεργοποιούνται όταν το δέρμα τεντώνεται σε ποντίκια και στη συνέχεια εξετάζοντας πώς αυτά τα σήματα μπορούν να συμβάλλουν στην ανάπτυξη όταν η Piezo1 τροποποιείται.
Σύμφωνα με τον Yingchao Xue, Δρ., πρώτο συγγραφέα της μελέτης και ερευνητή στο εργαστήριο Garza του Johns Hopkins University School of Medicine, η ομάδα χρησιμοποίησε μια αναλυτική μέθοδο γνωστή ως χωρική μεταγραφωμική για να συγκρίνει τα επίπεδα έκφρασης γονιδίων και τις φυσικές τοποθεσίες όπου ενεργοποιούνταν γονίδια σε δείγματα δέρματος που συλλέχθηκαν 14, 32 και 70 ημέρες μετά την επέκταση.
Στα επεκταμένα δείγματα, η ομάδα διαπίστωσε ότι οι δείκτες γονιδίων που σχετίζονται με την τάση, την αγγειογένεση και τα σωματίδια στρες αυξήθηκαν κατά 2,1 φορές, 1,4 φορές και 1,4 φορές αντίστοιχα. Οι αυξημένοι δείκτες μαζί με την αυξημένη δραστηριότητα των ανοσοποιητικών κυττάρων που παρατηρήθηκαν σε όλη την έκταση των δειγμάτων υποδεικνύουν μια συστηματική, συντονισμένη αντίδραση στην αυξημένη τάση του δέρματος. Ο Xue σημειώνει ότι η υπάρχουσα βιβλιογραφία έδειξε ότι οι διαδρομές που προσδιορίστηκαν σχετίζονται στενά με την έκφραση της Piezo1.
Η ομάδα συνέχισε να ερευνά το ρόλο της Piezo1, αναζητώντας πώς η αύξηση ή η μείωση της δραστηριότητας της Piezo1 θα άλλαζε την ανάπτυξη του δέρματος που βασίζεται στην τάση. Για να το επιτύχουν αυτό, οι ερευνητές αρχικά αντιμετώπισαν μια ομάδα ποντικών με έναν ενεργοποιητή της Piezo1, το Yoda1. Παρατήρησαν ότι η θεραπεία με Yoda1 αύξησε την έκφραση των διαδρομών που σχετίζονται με τη φλεγμονή και το μεταβολισμό σε λιγότερο χρόνο από ότι παρατηρήθηκε αρχικά στους επεκταμένους σε σύγκριση με τους μη επεκταμένους ποντικούς, με αποτέλεσμα αύξηση 130% στην επιφάνεια του δέρματος, 120% στην μάζα του δέρματος και 130% στην πάχυνση της επιδερμίδας σε σύγκριση με τους ποντικούς ελέγχου που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία.
Η αύξηση της έκφρασης της Piezo1 ενίσχυσε περαιτέρω την έκφραση των διαδρομών, αποδεικνύοντας ότι είναι ένας βασικός παράγοντας για την ανάπτυξη του δέρματος.
Στη συνέχεια, η ομάδα δημιούργησε μια γραμμή ποντικών “knockout” Piezo1, στην οποία η πρωτεΐνη Piezo1 αφαιρέθηκε επιλεκτικά από το δέρμα με θεραπεία ταμοξιφαίνης. Στους ποντικούς knockout, παρατηρήθηκε μέση μείωση 0,9 φορές στην επιφάνεια του δέρματος, 0,84 φορές στη μάζα του δέρματος και 0,80 φορές στη πάχυνση της επιδερμίδας σε σύγκριση με τους μάρτυρες, αποδεικνύοντας ότι η απουσία της Piezo1 επηρεάζει αρνητικά την ικανότητα του σώματος να προσαρμόζεται και να αναπτύσσεται υπό φυσική τάση.
