Aten, Ga. – Ett team inklusive forskare från University of Georgia har för första gången dokumenterat återväxten av kirurgiskt borttagna vägar i lymfsystemet, ett nätverk av fartyg som är utformade för att pumpa bort inflammatoriska vätskor och försvara kroppen mot infektion.
publicerad i Nature Biomedical Engineering lägger resultaten grunden för en ny klass av behandlingsalternativ för lymfrelaterade störningar, såsom kroniska sårkomplikationer, och kan till och med bidra till att förhindra spridning av cancer.
lymfatisk dysfunktion är kopplad till en mängd olika sjukdomar, inklusive både hjärt-kärlsjukdom och cancer. Till exempel bryter bröstcancerceller bort från den primära tumören och reser genom lymfsystemet. Om de lämnas ensamma kan de spridas i hela kroppen. Lymfkärl—som fungerar på liknande sätt som kardiovaskulärsystemet-traumatiseras ibland genom cancerbehandling eller avlägsnande av lymfkörtlar, vilket kan leda till lymfödem eller kronisk svullnad i ett ben eller en arm.
” just nu har vi inget sätt att bygga om eller rekonstruera lymfsystemet. Vi förstår knappt ens hur det fungerar”, säger Dr.John Peroni, professor och stordjurskirurg i UGA: s veterinärmedicinska högskola. ”Denna studie var en av de första som i grunden tog upp en grundläggande vetenskaplig fråga som har lämnats obesvarad: om lymfatiker skadas, kan de renovera eller läka?”
arbeta med en fårmodell, medarbetare från Georgia Tech och Regenerative Bioscience Center vid UGA: s College of Agricultural and Environmental Sciences, tog bort ett av två lymfkärl som löper parallellt med varandra i benet. Dessa är lika avgörande för lymfflödet som hjärtat är för blodflödet, enligt forskarna. Under dessa förhållanden kunde de visa början på en lymfatisk pumpcykel och början på ombyggnads-och reparationsstegen. som ett resultat av ombyggnaden drog laget slutsatsen att molekylära förändringar i lymfatiska muskelceller förbättrade oxidativ stress, vilket vanligtvis uppstår när immunsystemet skapar inflammation för att bekämpa bakterier. Efter en period av sex veckor upptäckte laget att det återstående lymfkärlet arbetade dubbelt så hårt för att kompensera för oxidativ stress.
” man skulle förvänta sig att när du tar bort huvudlymfkärlet, i den del som är lägre än obstruktionen, skulle det svälla. Till vår förvåning gjorde det bara så minimalt, ” sa Peroni. ”Det visar sig att det finns en betydande mängd säkerheter lymfatisk cirkulation som vi inte förväntade oss. På mikroskopisk nivå finns det tillräckligt med mekanismer genom vilka kroppen fortfarande kan återcirkulera och tömma vätskor ur benet, även om huvudvägen är borttagen.”
resultaten följer samma forskares tidigare arbete som visade liknande resultat vid användning av gnagarsvansen, ett av de äldsta och mest använda modellsystemen för lymfatisk forskning.
”kanske den viktigaste enskilda funktionen att använda en större modell som får, jämfört med det historiska riktmärket för en gnagares svans, är gravitationsfördelarna”, sa Peroni. ”Gravity gör det svårare för lymf att transporteras från benen och den nedre halvan av kroppen, och får ger en bättre gravitationsmodell jämfört med den konsekvent platta positionen hos en gnagares svans. Det är nästan identiskt med sårläkningsproblem hos människor.”
Peroni arbetade nära Brandon Dixon, huvudförfattare och docent i mekanisk och biomedicinsk teknik vid Georgia Tech, som är chef för laboratoriet för lymfatisk biologi och Bioengineering.
”det som skiljer denna studie från andra är att den fokuserade på ombyggnad av fartyget som inte ursprungligen skadades under operationen, eftersom det försöker kompensera för segmentet som togs bort”, säger Dixon. ”Detta är viktigt för att förstå sekundärt lymfödem hos bröstcanceröverlevande, eftersom de flesta uppkomsten av lymfödem inträffar många månader efter bröstcanceroperation, och den återstående intakta lymfkärlen kan inte längre hålla jämna steg med de krav som ställs på den.”
dessa resultat är prekliniska och ytterligare studier krävs för att bekräfta testning hos människor, men de ger vetenskapliga bevis för lymfatisk ombyggnad som hittills har varit knapp.
”Vi är glada eftersom det nu finns en djurmodell som vi kan använda för att sätta fartyget under detta tillstånd av långvarig stress som inte var resultatet av den första skadan, men ett resultat av fartygets anpassning till operationen”, säger Dixon. ”Det är en bra modell för vad som händer med en människa.”
denna studie finansierades av programmet Regenerative Engineering and Medicine (REM) seed grant. Regenerative Bioscience Center är en enhet av UGA Office of Research, med generöst stöd från College of Agriculture and Environmental Sciences och dess avdelning för djur-och Mejerivetenskap.
Publiceringslänk: https://doi.org/10.1038/s41551-019-0493-1