التكنولوجيا الحيوية
دراسة رائدة تكشف عن رؤى جديدة حول عوامل الشفاء المتقدمة
اكتشفت دراسة جديدة طريقة لتسريع شفاء الجروح بشكل كبير، مما يساهم بمقدار يصل إلى $250 bln في تكاليف الرعاية الصحية العالمية.
يُعد شفاء الجروح مشكلة سريرية كبيرة، حيث تؤثر الجروح على أكثر من 8 مليون شخص في الولايات المتحدة في عام 2014 وحده. أدى تزايد عمر السكان والسمنة في البلاد إلى نمو حجم سوق منتجات إغلاق الجروح إلى 21.4 مليار دولار في عام 2022. ومن المتوقع أن يزداد ذلك بأكثر من 4٪ بحلول نهاية هذا العقد.
هناك سبب لهذه الأرقام المقلقة. الجلد هو الجزء الخارجي من جسمنا ويتكون من ثلاث طبقات: البشرة، الأدمة، والطبقة تحت الأدمة. يعمل كحاجز أول للجسم ضد المواد الكيميائية، الممرضات، الإصابات الميكانيكية، والضوء فوق البنفسجي.
نظرًا لأنه أكثر الأعضاء سهولة في الوصول داخل جسمنا، فمن السهل إصابته، مما يؤدي إلى حدوث جرح. هذه الإصابات شائعة ويمكن أن تتراوح من بسيطة إلى شديدة. عادةً ما تُصنَّف إما كحادة أو مزمنة.
عندما يحدث الجرح، يبدأ جسمنا في إصلاح نفسه من خلال تفاعل معقد من الأحداث الخلوية والكيميائية والفيزيائية. يتم ذلك عبر آليتين: تجدد الأنسجة, الذي يتضمن استبدال النسيج المتضرر بتكرار خلايا متطابقة، وإصلاح الأنسجة، الذي يُعيد بناء الأنسجة المتدمرة، لكن يفقدون هيكليتهم الأصلية ووظائفهم المتخصصة بعد ذلك.
تتضمن العملية المتقنة للشفاء الطبيعي للجرح الحاد أربع مراحل رئيسية: الإيقاف النزيف، الالتهاب، التكاثر، وإعادة التشكيل. الجروح التي لا تمر بهذه الخطوات الطبيعية تميل إلى البقاء في حالة التهاب غير منظم.
في المرحلة الأولى، يتلف الجرح الأوعية الدموية، فيُفعّل الجسم الصفائح الدموية ويُطلق عوامل النمو لإيقاف تدفق الدم. في المرحلة الثانية، يبدأ نوع خاص من خلايا الدم البيضاء يُدعى العدلات بتفكيك الأنسجة الميتة وإزالتها. في الجزء الأخير من هذه المرحلة، يظهر نوع آخر من خلايا الدم البيضاء يُدعى الوحيدات، ويتحول إلى خلايا كبيرة تُسمى البلعميات، التي تستهلك الأنسجة المتضررة وتُطلق السيتوكينات، الكيموكينات، وعوامل النمو.
في المرحلة الثالثة، تُنتج البلعميات مواد مختلفة، مما يدفع الجسم إلى إنتاج نسيج جديد يملأ سرير الجرح ويغلقه. في المرحلة الرابعة، المرحلة الأخيرة، يُنتج الجسم الكولاجين ويُحَلِّله لإعادة تشكيل النسيج الجديد.
تُعَرِّق عدة عوامل عملية شفاء الجروح، بما في ذلك الأدوية، العدوى، الأمراض المصاحبة، بالإضافة إلى عادات نمط الحياة، الحالة الغذائية، وسلامة الجلد المسبقة.
تشمل هذه العوامل التدخين الذي يؤثر على تدفق الدم؛ الكحول الذي يقلل من وظيفة المناعة؛ الإشعاع الذي يبطئ شفاء الجروح؛ النخر الذي يسبب موت الأنسجة؛ السكري الذي يؤدي إلى مضاعفات مثل الاعتلال العصبي الطرفي والإقفار؛ السمنة التي ترتبط بنقص أكسجة الأنسجة وزيادة خطر الإقفار؛ الستيرويدات التي تقلل من إنتاج الكولاجين وتكاثر الخلايا الليفية؛ ومضادات الالتهاب غير الستيرويدية (NSAIDs) التي توقف تكوين الأوعية الدموية.
استغلال الجهاز المناعي
تُعطِّل إصابات الجلد حياة الملايين من الناس اليومية، مما يؤدي ليس فقط إلى العدوى وإقامات مستشفى مطولة بل وحتى الوفاة في كثير من الحالات. يتم إنفاق موارد كبيرة على البحث عن استراتيجيات فعّالة لإدارة الجروح.
عند الحديث عن رعاية الجروح، يُركز الجهد على إيجاد أساليب علاجية جديدة وتطورات تقنية لإدارة الجروح الحادة والمزمنة. ومع ذلك، يتطلب ذلك فهم علم شفاء الجروح وكيفية إصلاح الأنسجة وتجددها بعد الإصابة.
على الرغم من التقدم الكبير في فهم العملية المعقدة لشفاء الجروح، لا يزال هناك المزيد من الخطوات التي تحتاج إلى اكتشاف. وهذا بالضبط ما حققته الدراسة الجديدة. فقد حقق فريق من الباحثين اختراقًا كبيرًا عندما وجدوا جزءًا حاسمًا من عملية شفاء الجروح يتعطل في حالات مثل التقدم في السن والسكري.
تحتاج العلاجات الناجحة للطب التجديدي إلى الاستفادة من العوامل التي تلعب دورًا رئيسيًا في شفاء الأنسجة. عندما يتعلق الأمر بشفاء الأنسجة، يلعب جهاز المناعة لدينا دورًا حيويًا هنا.
وبالتالي، فإن تعديل الجهاز المناعي لتعزيز شفاء الجروح ثبت أنه فعال للغاية. من أجل الشفاء السليم، تتعاون مكونات المناعة لتخلق سلسلة معقدة من الأحداث. لذا، فقد أثبتت الاستراتيجيات التجديدية التي تتحكم في مكونات المناعة فعاليتها في شفاء الجروح، خاصة في الحالات التي يتسبب فيها اضطراب المناعة نتيجة لأمراض مثل السكري أو التقدم في السن في إضرار شفاء الأنسجة بعد الإصابة.
تميل هذه الحالات إلى التأثير سلبًا على شفاء الأنسجة، مما يؤدي عادةً إلى التهاب مستمر في موقع الإصابة. في الواقع، يواجه المرضى المصابون بالسكري خطرًا بنسبة 25٪ طوال حياتهم لتطور قرحة قدم (DFU)، منها 14٪ تتطور إلى بتر.
“تزداد فرص حدوث هذه الجرح الشائع المرتبط بالسكري مع زيادة طول العمر وتعقيد الحالة الطبية للأشخاص المصابين بالسكري.”
– الدكتور ين-زين لو من ARMI، المؤلف المشارك للبحث الأخير
عامل آخر يلعب دورًا رئيسيًا في إصلاح وتجدد الأنسجة هو الجهاز العصبي. أظهرت الدراسات أن الأعصاب الطرفية أساسية في بعض الأنواع الحيوانية القادرة على تجدد الأنسجة. استخدمت بعض الدراسات استنزاف الأعصاب في الفئران، مما أظهر أن الخلايا العصبية الحسية النوكيسبتورية تعزز إصلاح الجلد والألياف C غير الببتيدية تشجع تجدد النسيج الدهني (النسيج الضام المنتشر في جميع أنحاء جسمنا) بعد الضرر الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية.
الآن، الخلايا العصبية الحسية النوكيسبتورية أو النوكيسبتورات هي أعصاب حسية أولية متخصصة تشعر بالألم من خلال اكتشاف والاستجابة للمؤثرات السامة التي تتراوح بين الحرارة، الالتهاب، والمواد الكيميائية إلى الضغط الشديد.
تلعب هذه الخلايا العصبية الحسية ذات النهايات العصبية في الأنسجة دورًا مهمًا كمنظمات مناعية، حيث تُظهر تأثيرات حماية وضارة على حد سواء. على سبيل المثال، يمكن للنوكيسبتورات أن تقلل أو تزيد من الالتهاب.
نظرًا لقدرة النوكيسبتورات على تعديل الجهاز المناعي والدور الحاسم للجهاز المناعي في إصلاح وتجدد الأنسجة، فحصت الدراسة أهمية الخلايا العصبية الحسية الببتيدية في شفاء الأنسجة بعد إصابة حادة. كما بحث الباحثون أكثر في استخدام التفاعلات العصبية المناعية لتقدم شفاء الأنسجة.
استخدم الفريق بشكل محدد العضلات والجلد كنماذج نسيجية تحتوي على نوكيسبتورات، حيث يساعد الجهاز المناعي في الإصلاح والتجدد.
استخدام الخلايا العصبية الحسية في شفاء الأنسجة
على الرغم من عدم وجود فهم واضح لكيفية تأثير التفاعلات العصبية المناعية على تجديد الأنسجة بعد جرح مفاجئ، أظهرت الدراسة الأخيرةنُشرت في Nature أن إزالة أو تدمير نوكيسبتور NaV1.8 يلعب دورًا رئيسيًا هنا.
Nav1.8، أو قناة الصوديوم المتجهة للجهد، توجد في العقدة الجذرية الظهرية (DRG)، وهي مجموعة من الخلايا العصبية في الجذر الظهري للعصب الشوكي في خلايا حسية صغيرة تُدعى ألياف C. يمكن تنشيط ألياف C بواسطة المحفزات الميكانيكية، وبالتالي يمكنها نقل رسائل الألم. لذا، يمكن أن يجعل موقع Nav1.8 منها هدفًا علاجيًا محوريًا لتطوير أدوية جديدة لعلاج الألم المزمن.
وجدت الدراسة أنه خلال عملية الشفاء، تنمو نهايات النوكيسبتورات إلى الأنسجة المصابة وتتواصل مع خلايا المناعة عبر النبتيد العصبي CGRP.
“من المدهش أن هذا النبتيد العصبي يؤثر على خلايا المناعة للتحكم فيها، مما يسهل شفاء الأنسجة بعد الإصابة.”
– الباحث الرئيسي ميكائيل مارتينو
CGRP، أو الببتيد المرتبط بجين الكالسيتونين، يُفرَز من الأعصاب الحسية ويملك آليات حماية مهمة لشفاء الجروح. يعمل عبر بروتين تعديل نشاط المستقبل 1 (RAMP1) على العدلات، الوحيدات، والبلعميات لتقليل الإدارة، تسريع الموت، تعزيز الفاعلية اللاحقة للخلية (efferocytosis)، وتوجيه البلعميات نحو نمط إصلاحية.
تُوسَّط تأثيرات CGRP على العدلات (خلايا الدم البيضاء التي تساعد في مكافحة العدوى) والبلعميات (خلايا الدم البيضاء التي تقتل الميكروبات، تزيل الخلايا الميتة، وتشجع أفعال خلايا الجهاز المناعي الأخرى) عبر إطلاق الثروسبوندين-1.
من الجدير بالذكر أن الخلايا العصبية الحسية مهمة لتوزيع CGRP. وقد أظهر ذلك من خلال إزالة الخلايا العصبية الحسية انتقائيًا في الفئران، مما قلل من CGRP وأضعف بشكل كبير شفاء جروح الجلد وتجدد العضلات بعد الإصابة.
ومع ذلك، كونه ببتيدًا صغيرًا، يواجه CGRP تحديات في تحقيق تأثيرات مستدامة عند توصيله محليًا إلى الأنسجة. علاوة على ذلك، لا يُنصح بتركيز عالٍ من CGRP في الجسم نظرًا لتأثيراته غير المستهدفة المحتملة.
لذلك، صمم الفريق CGPR ثم دمجه مع تسلسل ربط بالمصفوفة خارج الخلية (ECM) لتحسين الاحتفاظ والحماية دون إضرار نشاطه. تم في النهاية توصيل متغيرات CGRP موضعيًا إلى الجلد وعبر هلام الفبرين للعضلات.
عند توصيل جرعة 1 ميكروغرام، عزز كلا متغيري CGRP مدى شفاء الجروح وتجدد العضلات. قدمت جرعة أقل، 250 نانوجرام من CGRP المُهندس، نتائج أفضل، بينما أدت جرعة عالية، 10 ميكروغرام، إلى تحسس نوكيسبتوري محيطي.
في الختام، وجدت الدراسة أنه في الفئران التي تفتقر إلى النوكيسبتورات وفي تلك التي تعاني من اعتلالات عصبية محيطية مشابهة لتلك التي تُلاحظ لدى مرضى السكري، أدى حقن eCGRP (النوع المُهندس) إلى تسريع إغلاق الجروح وتعزيز تجدد العضلات. تشير الدراسة أيضًا إلى أن تطبيق CGRP من المحتمل أن يعزز إصلاح القرنية.
هذا يُظهر أنه من خلال استغلال التفاعلات العصبية المناعية، يمكننا معالجة الأنسجة التي لا تلتئم بسبب التفاعلات العصبية المناعية غير المنظمة التي تُضر شفاء الأنسجة.
انقر هنا للحصول على قائمة بأفضل عشرة أسهم في قطاع الرعاية الصحية للاستثمار.
فتح آفاق جديدة للعلاجات الفعّالة
كما رأينا، أجرت هذه الدراسة الأخيرة اكتشافًا عميقًا، “التفاعل المعقد بين النوكيسبتورات، خلايا المناعة، وعملية شفاء الأنسجة”، والذي يحمل تداعيات هامة لتقدم فهمنا لعملية شفاء الأنسجة بعد إصابة حادة.
وفقًا للأستاذ المشارك مارتينو، فإن هذا الاكتشاف لديه القدرة على تغيير وجه الطب التجديدي بالكامل من خلال إلقاء الضوء على “الدور الحاسم للخلايا العصبية الحسية في تنظيم إصلاح وتجدد الأنسجة، مما يقدم آفاقًا واعدة لتحسين نتائج المرضى.”
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون هذه النتائج مفيدة جدًا في علاج الأنسجة التي تلتئم بشكل ضعيف والجروح المزمنة. وفقًا لمارتينو، وهو قائد مجموعة في معهد الطب التجديدي الأسترالي (ARMI) بجامعة موناش وEMBL أستراليا:
“من خلال استغلال التفاعلات العصبية المناعية، يهدف الفريق إلى تطوير علاجات مبتكرة تعالج أحد الأسباب الجذرية لتدهور شفاء الأنسجة، مما يمنح الأمل للملايين.”
وأضاف أن الاستفادة من إمكانات “العلاج العصبي-المناعي-التجديدي” يمكن أن تؤدي إلى إنشاء علاجات فعّالة كعلاجات مستقلة أو بالتكامل مع الأساليب الحالية.
إن كشف الآليات الأساسية في الجوانب المعقدة لعملية الشفاء أمر أساسي لأبحاث الجروح وإيجاد حلول أفضل وأكثر فعالية لعلاج الجروح.
تجري حاليًا العديد من التجارب السريرية التي تركز على أدوية جديدة وعلاجات متقدمة. على وجه الخصوص، هناك مئات من الضمادات الجرحية المبتكرة ذات آليات عمل جديدة ومتنوعة في مرحلة ما قبل السريرية والسريرية لعلاج الجروح الحادة والمزمنة.
في الجروح الحادة، يتم إحراز تقدم في الضمادات التي تكبح النزيف، تمتص السوائل المتسربة، وتغلق الجروح لتعزيز الشفاء. على سبيل المثال، يتم استكشاف مواد مثل الألجينات، بولي(N-إيزوبروبيلي أكريلاميد)، والهلام لتصنيع ضمادة جرح قوية الالتصاق تُسرّع انقباض الجرح.
في الجروح المزمنة التي لا تتقدم عبر مراحل الشفاء المعتادة، تستهدف الضمادات الجديدة مرحلة الالتهاب التي تميل إلى البقاء طويلاً. بالإضافة إلى ذلك، تُعيد هذه الضمادات بناء نسيج الجلد وتوفر حماية ضد العدوى. في الجروح السكريّة، تهدف الدراسات إلى تنشيط عملية الشفاء من خلال تحفيز الالتهاب الحاد عبر إطلاق النبتيد العصبي Substance P وتوصيل مثبت خلايا الماست. في الفئران السكريّة، أظهر إزالة العوامل الالتهابية الضارة تحسين تجدد الأنسجة والشفاء.
مجال آخر يركز عليه هو بدائل جروح الجلد للجروح الحارقة الشديدة، حيث تحظى الطباعة الثلاثية الأبعاد باهتمام كبير. علاوة على ذلك، تجري تجارب سريرية في مجال مضادات الندوب المتقدمة والشفاء، بما في ذلك تلك المتعلقة بالخلايا الجذعية، الإكسوزومات، والببتيدات.
على الرغم من كل التقدم المحرز، لا يزال علاج الجروح الحادة والمزمنة يواجه العديد من التحديات. لمعالجتها، نحتاج إلى فهم أعمق للعمليات التي تدفع الإصابة وشفاء الجروح في الحالات المختلفة.
انقر هنا لتتعرف على الأساليب المبتكرة لتحسين طول عمر الإنسان.
الخلاصة
بينما فشل البشر إلى حد كبير في شفاء جروحهم دون ندوب، تستطيع العديد من الحيوانات تجديد الجروح دون ترك ندوب. أظهرت الثدييات ذات الجلد الضيق، مثل الحيتان، قدرة استثنائية على شفاء إصابات الأنسجة الرخوة العميقة، رغم أن المعلومات الأساسية حول شفاء جروحها لا تزال مفقودة. ومع ذلك، تتمتع السلمندر بقدرات تجديدية مذهلة. ليس فقط يمكنها الشفاء من الإصابات الداخلية والخارجية دون ندوب، بل يمكنها أيضًا إعادة نمو أطرافها المفقودة.
ملحوظ, الحيوانات التي يمكنها التجدد دون أي ندوب تميل إلى أن تكون عظامها “صغيرة جدًا” و”أنسجة شبه هلامية”.
ليس الأمر أن البشر يفتقرون إلى هذه القدرات؛ فالفطام البشري يمتلك قدرة مذهلة على شفاء جروح الجلد دون ندوب في الرحم، وقد درسها العلماء، وهي قدرة نفقدها بعد الولادة. ولكن الآن، كما ناقشنا أعلاه، أدى اكتشاف الجزيء إلى تسريع عملية الشفاء بشكل ملحوظ، حتى 2.5 مرة أسرع و1.6 مرة أكثر تجددًا للعضلات في نماذج حيوانية.
بشكل عام، تضمن الابتكارات والاختراقات والتقدم التكنولوجي أن يحصل المرضى على أكثر العلاجات فعالية، مما يشير إلى مستقبل مشرق لرعاية الجروح والشفاء المتقدم للبشر.
