سلول‌های عضلانی به شکل مارپیچی خود سازماندهی می‌شوند و تلاش‌ها را برای مهندسی رگ‌های خونی کوچکی که جریان را تنظیم می‌کنند، پیش می‌برند.

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

بافت های مختلف بسته به کاری که انجام می دهند به مقادیر متفاوتی از خون نیاز دارند. پاسخگویی به این نیازهای در حال تغییر مستلزم آن است که سیستم گردش خون به طور مداوم میزان جریان خون به نواحی مختلف بدن را متعادل کند.

این عمل متعادل کننده تا حد زیادی در رگ های مقاومتی انجام می شود، شریان های میکروسکوپی که می توانند برای تنظیم جریان خون موضعی منقبض یا گشاد شوند. این ریزرگ‌ها با تغییر قطر خود مقاومت را تغییر می‌دهند و به کنترل میزان خون در هر زمان به بافت‌های مختلف کمک می‌کنند.

علیرغم نقش حیاتی آنها، محققان برای بازسازی رگ های مقاومتی با ساختار و عملکرد همتایان طبیعی خود تلاش کرده اند. دانشمندان کانال‌هایی در مقیاس کوچک تولید کرده‌اند که می‌توانند مایعات حامی سلول را حمل کنند و تکنیک‌هایی را برای تشکیل پیوندهای عروقی بزرگتر با اجزای انقباضی نشان داده‌اند. با این حال، مهندسی رگ‌های کوچک با معماری سلولی مورد نیاز برای تغییر قطر فعالانه آن‌ها، یک چالش مهم مهندسی بافت باقی مانده است.

اکنون، محققان دانشگاه وندربیلت گام مهمی در جهت ساخت کشتی های مقاومتی با این قابلیت برداشته اند.

در مطالعه ای که در Advanced Healthcare Materials منتشر شد، لئون بلان، دانشیار مهندسی مکانیک و مهندسی زیست پزشکی، و تیمش دریافتند که سلول های ماهیچه صاف انسان می توانند به طور خود به خود در آرایش مارپیچی موجود در عروق مقاومت طبیعی سازماندهی شوند.

این هم ترازی یکی از ویژگی های مهم معماری دیواره رگ طبیعی است زیرا اجازه می دهد تا انقباض سلول های ماهیچه صاف با تغییر در قطر رگ همراه شود. سلول‌های عضلانی صاف که به‌طور تصادفی یا در راستای طولی تراز شده‌اند، تأثیر یکسانی ندارند.

محققان مجبور نبودند ویژگی‌های میکروسکوپی را الگوبرداری کنند یا به طور فیزیکی سلول‌ها را در جای خود قرار دهند. آنها به سلول ها محیط بیوشیمیایی مناسبی دادند و به مرور زمان سلول ها خود را در جهت گیری صحیح سازماندهی کردند. علاوه بر این، هنگامی که در معرض اندوتلین-1 (مولکولی که باعث انقباض سلول‌های عضله صاف می‌شود)، سلول‌های هم‌تراز یک پاسخ کلسیم قوی مشخصه سلول‌های ماهیچه صاف انقباضی را از خود نشان دادند.

این تیم به سرپرستی ویکتوریا وست، یک دانشجوی فارغ التحصیل در آزمایشگاه بلان، دریافتند که ترکیب پروتئین‌هایی که سلول‌ها روی آن‌ها رشد می‌کنند، به شدت بر سازمان آنها تأثیر می‌گذارد.

محققان کانال‌های ریزمقیاس را درون صفحات ژلاتین ساختند تا هندسه یک رگ مقاومت را تقلید کنند و سلول‌های ماهیچه صاف را روی دیواره کانال کشت دادند تا یک لایه میانی (بخشی از دیواره رگ مقاومتی که مسئول تولید نیروهایی است که می‌تواند قطر رگ را تغییر دهد) تشکیل می‌دهد.

کانال های پوشیده شده با کلاژن IV و فیبرونکتین، یا با کلاژن IV و فیبرونکتین و ویترونکتین، باعث ایجاد تراز مارپیچی در سلول ها می شود. کشت سلول‌های ماهیچه صاف روی دیواره‌های کانال پوشیده شده با کلاژن IV به تنهایی یا مستقیما روی ژلاتین منجر به تراز طولی می‌شود.

بلان گفت: «ما دریافتیم که سلول‌های ماهیچه صاف به‌ویژه به ترکیب بیوشیمیایی سطحی که روی آن رشد می‌کنند حساس هستند. اگر نشانه‌های بیوشیمیایی مناسب را به آنها بدهیم، می‌توانیم آنها را به سازماندهی صحیح و توسعه ویژگی‌های سلول‌های انقباضی، که پیش نیاز ضروری برای انقباض عروق است، وادار کنیم.»

پیامدها می تواند گسترده باشد. اختلال عملکرد عروق مقاومتی در طیف گسترده ای از شرایط ناتوان کننده، از جمله بیماری های قلبی عروقی مانند اختلال عملکرد میکروواسکولار کرونر و فشار خون ریوی نقش دارد.

رگ‌های مقاومت مهندسی شده که معماری و پاسخ‌های سلولی مشابه‌های طبیعی خود را با دقت بیشتری تکرار می‌کنند، می‌توانند مدل‌های واقعی‌تری را برای بررسی بیماری‌هایی که در آن‌ها تنظیم محلی جریان خون مختل می‌شود، در اختیار محققان قرار دهند. این رگ ها همچنین می توانند به عنوان پلتفرم های غربالگری برای کشف درمان های جدید برای هدف قرار دادن میکروسیرکولاسیون استفاده شوند.

گام بعدی اعمال این رویکرد برای سازه های لوله ای با خواص مکانیکی است که به انقباض عضلات صاف اجازه می دهد تا تغییرات قابل اندازه گیری در قطر رگ ایجاد کند.

در درازمدت، عروق مقاومت مهندسی شده را می‌توان در بافت‌های قابل کاشت با هدف کمک به این بافت‌ها در تنظیم جریان خون موضعی به شیوه‌ای مشابه شبکه‌های میکروواسکولار طبیعی گنجاند.

ویکتوریا دی. وست و همکاران، تراز خودبه‌خودی حلزونی سلول‌های ماهیچه‌ای صاف برای تشکیل یک لایه میانی برای ریز عروق مهندسی، مواد مراقبت‌های بهداشتی پیشرفته (2026). DOI: 10.1002/adhm.202505938

اطلاعات مجله: Advanced Healthcare Materials

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →