Onderzoeksteam uit Oslo en Eindhoven ontdekt mechanismes in bloedgestuurde huiddynamiek

Huidcellen die het een paar dagen zonder bloed hebben moeten stellen, en daarna in aanraking komen met bloedserum, beginnen meteen te bewegen en groeien in dezelfde richting. Dit ontdekten onderzoekers van het Oslo University Hospital en de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e). De resultaten kunnen van belang zijn voor inzicht in wondgenezingsprocessen zonder open wond, zoals bloeduitstortingen. Het onderzoek is deze week gepubliceerd in het journal Nature Communications.

Mensen lopen gemiddeld zo’n tienduizend verwondingen op tijdens hun leven, uiteenlopend van kleine snijwonden tot grote letsels en operaties. In de meeste gevallen genezen wonden vanzelf, maar in sommige gevallen houdt de patiënt chronische wonden. Vaak heeft dit te maken met veroudering en ziektebeelden zoals diabetes en obesitas. Beter inzicht in wondgenezing is daarom belangrijk.

Wondgenezing zonder wond
In het paper in Nature Communications laten de auteurs zien wat er gebeurt wanneer slapende huidcellen in contact worden gebracht met bloed, als er geen wond aanwezig is. Ze ontdekten dat het bloedserum twee wondgenezingsprocessen op gang brengt: spontane beweging (migratie) en groei (celdeling) van cellen. Bovendien zagen ze dat de cellen zich delen in een bepaalde richting, in lijn met de richting van celmigratie. De studie toont aan dat een paar druppels bloedserum voldoende zijn om sluimerende huidcellen aan te zetten tot genezing. Eerder werd verondersteld dat dit alleen kon als er een wondrand is, maar de beschreven processen blijken nu dus ook zonder echte wond op gang te kunnen worden gebracht.

Verbonden cellen werken samen
Het team onderzocht ook hoe de beweging en groei van cellen wordt beïnvloed door de mate waarin cellen met elkaar verbonden zijn. Interessant is dat de onderzoekers zagen dat losgekoppelde cellen alleen willekeurige bewegingen hebben. Cellen met sterke cel-celverbindingen daarentegen lijken veel meer samen te werken, waarbij de groei en beweging meer op een lijn liggen, over afstanden tot enkele millimeters groot.

Om dit fenomeen beter te begrijpen, ontwikkelden Valk en Janssen van de TU/e een numeriek simulatiemodel dat de vorm en beweging van de cellen nabootst, zowel in aanwezigheid als in afwezigheid van bloed. In hun model blijven bloedarme cellen in een rusttoestand, terwijl de toevoeging van bloed cellen activeert om een spontane beweging te ondergaan. De simulaties geven aan dat verbeterde cel-celconnectiviteit ervoor zorgt dat cellen hun buren makkelijker kunnen volgen, wat uiteindelijk leidt tot de grootschalige collectieve beweging die in de experimenten werd gezien.

Genezing van blauwe plekken
Het is bekend dat ontsteking en verhoogde bloedstroom naar een wond kan worden geactiveerd zonder een open wond, bijvoorbeeld door kneuzing. De betrokken wetenschappers denken dat hun resultaten op dit gebied relevant kunnen zijn. “We kunnen op basis van onze gegevens speculeren dat celmigratie ook in dit soort situaties wordt geactiveerd”, zegt professor Bøe. “We kunnen ook speculeren dat onze huidcellen veel actiever en dynamischer zijn dan eerder werd gedacht en dat dit soort bloedgestuurde huiddynamiek optreedt in veel verschillende situaties.”

“De volgende stap is nu om te begrijpen waarom de aanwezigheid van bloed de actieve krachten in de cellen aanstuurt, en waarom de cellen asymmetrisch delen in de richting van celmigratie”, zegt Janssen.

Uitstekend afstudeerwerk
Masterstudent Marijke Valk heeft de simulaties uitgevoerd. Ze studeerde onlangs af met een 9,5. “Dat cijfer was een prettige verrassing, maar ik ben nog blijer met mijn eerste publicatie in Nature Communications”, zegt Valk. “Ik vind het leuk om resultaten van echte experimenten te simuleren om meer inzicht te krijgen in wat er gebeurt en waarom. Als we de bewegingen die in experimenten worden waargenomen kunnen reproduceren, kunnen we onderzoeken welke fysieke mechanismen nodig zijn om het waargenomen gedrag te beschrijven.”

De publicatie:

Coordinated collective migration and asymmetric cell division in confluent human keratinocytes without wounding, Emma Lång, Anna Połeć, Anna Lång, Marijke Valk, Pernille Blicher, Alexander D. Rowe, Kim A. Tønseth, Catherine J. Jackson, Tor P. Utheim, Liesbeth M. C. Janssen, Jens Eriksson, and Stig Ove Bøe, Nature Communications, DOI 10.1038/s41467-018-05578-7

Bron: persbericht TU/e