Исследователи из Университета Арканзаса разработали новый подход к диагностике и мониторингу хронических кожных ран, таких как язвы диабетической стопы и пролежни.
Хронические кожные раны поражают более 150 миллионов человек во всем мире, и только в Соединенных Штатах медицинское обслуживание ежегодно обходится примерно в 25 миллиардов долларов. Эти незаживающие раны характеризуются воспалением тканей, плохим кровообращением, образованием костной мозоли или инфекцией.
Современные клинические подходы к диагностике и мониторингу этих ран не предоставляют важной диагностической информации о том, как они развиваются или почему они не заживают.
Кайл Куинн, доцент кафедры биомедицинской инженерии, и Джейк Джонс, докторант кафедры биомедицинской инженерии, определили, как метаболизм клеток изменяется с течением времени в процессе заживления ран, с помощью мощной системы визуализации, способной измерять изменения клеточного метаболизма.
Куинн и Джонс использовали процесс, называемый многофотонной микроскопией без меток, для просмотра ткани в трех измерениях на клеточном уровне и создания трехмерных карт метаболизма раны. Без метки означает, что ткань не была искусственно помечена флуоресцентной молекулой. Многофотонная микроскопия может облегчить измерения естественной аутофлуоресценции клеток и тканей, то есть испускания света молекулами, естественным образом присутствующими в клетках и тканях, когда эти молекулы поглощают свет.
В этом исследовании автофлуоресцентная визуализация двух молекул – никотинамидадениндинуклеотида (NADH) и флавинадениндинуклеотида (FAD) – использовалась для мониторинга клеточного метаболизма. Это было достигнуто посредством измерения, называемого оптическим окислительно-восстановительным отношением, которое количественно определяет относительные концентрации НАДН и ФАД. Исследователи отслеживали метаболизм в ране у мышей в течение 10 дней.
"Насколько нам известно, это первое исследование, показывающее изменения в оптическом окислительно-восстановительном отношении тканей живых животных, полученные в ходе повторных сеансов," Куинн сказал. "Мы считаем это важным шагом в демонстрации диагностического потенциала многофотонной микроскопии для клинического ухода за ранами."
Осложнения, связанные с диабетом, – частая причина хронических ран. По этой причине исследование Куинна и Джонса включало мышей с диабетом в дополнение к здоровым контрольным мышам.
Исследователи наблюдали различия между диабетическими и контрольными мышами во время восстановления раневой ткани. Изменения оптического окислительно-восстановительного отношения и флуоресценции НАДН у мышей с диабетом указывали на то, что клетки оставались на краю раны, росли и делились, а не мигрировали по ране для восстановления функции защитного барьера кожи.
"Способность многофотонной микроскопии неинвазивно собирать структурные и метаболические данные предполагает, что она может иметь более широкое применение для ухода за ранами и дерматологии," сказал Куинн. "Предоставление количественных показателей функции клеток и состава раны может дополнить текущий стандарт ухода и выбрать варианты лечения."
Исследование было опубликовано в журнале Communications Biology.