Рідина між клітинами змінює реакцію тканин на тиск

Механіка тканин залежить не лише від клітинної структури, а й від потоку міжклітинної рідини, що суттєво впливає на реакцію організму на фізичні навантаження.

Рідина як чинник біомеханіки

Більшість води в організмі людини міститься в клітинах, однак значна її частина — міжклітинна рідина — заповнює простір між ними. Інженери Массачусетського технологічного інституту (MIT) встановили, що саме ця рідина визначає податливість тканин до стиснення чи розтягування. “Люди знають про існування міжклітинної рідини, але її значення при деформації тканин недооцінене”, — зазначає Мінг Го, співавтор дослідження.

Дослідники показали, що тканини легше адаптуються до фізичних змін, коли рідина може вільно протікати між клітинами. Навпаки, при ущільненні простору між клітинами тканина стає жорсткішою й менш гнучкою до навантаження. Це відкриття кардинально змінює уявлення про механічну реакцію біологічних тканин.

Експерименти і нові моделі

Команда MIT створила унікальну тестову платформу для вивчення поведінки мікрокластерів тканин під тиском. За допомогою мікроваг і прецизійного крокового двигуна вони спостерігали, як тканини змінюють форму від кулі до млинця при стисненні. “Ці мікротканини були занадто малі для традиційних методів і занадто великі для мікроскопії — ми створили пристрій, щоб вирішити цю проблему,” — пояснює Го.

У серії експериментів із різними типами тканин дослідники встановили, що більші кластери потребують більше часу для розслаблення, що вказує на домінування міжклітинного потоку над структурними чинниками. Отже, механіка тканини пов’язана не лише з її клітинним складом, а й з тим, наскільки швидко рідина може пройти крізь неї.

Вплив на медицину та біоінженерію

Ці висновки мають потенційне застосування в створенні штучних органів і терапевтичних тканин. “Тепер ми розуміємо, що потік рідини між клітинами можна модулювати для покращення функціональності тканини,” — говорить Фан Лю, співавтор дослідження. Результати також можуть пояснити, чому деякі тканини швидше відновлюються після ушкоджень або краще витримують старіння.

Цікаво, що дослідження, зосереджене спочатку на пухлинах, виявило аналогічні механізми і в неракових тканинах. Потік рідини з центру пухлини до країв створює “конвеєр” для поширення клітин — це може мати значення для розуміння метастазування. Аналогічно, в здорових тканинах контроль потоку може поліпшити розподіл поживних речовин.

Перспективи вивчення мозку

Наступним кроком дослідників стане вивчення впливу міжклітинного потоку на роботу мозку, особливо у випадках хвороби Альцгеймера. “Посилення потоку може сприяти очищенню мозкових тканин від відходів і покращенню живлення,” — зазначає Лю. Така гіпотеза дає надію на нові підходи до нейродегенеративних захворювань.

“Коли ми чинимо тиск на тканину, рідина буде текти,” — резюмує Го. Цей простий, але фундаментальний висновок змінює спосіб, у який ми розуміємо адаптацію тканин, відкриваючи нові горизонти для біомедицини, реабілітації та тканинної інженерії.