Cu mult înainte ca ridurile sau subțierea pielii să devină vizibile, ceva invizibil se destramă deja sub suprafață. O nouă cercetare relevă faptul că arhitectura moleculară a colagenului pielii începe să se destrame cu mult înainte ca orice semne vizibile de deteriorare să apară. Această descoperire redefinește modul în care înțelegem primele semne ale îmbătrânirii pielii, sugerând că viitoarele tratamente dermatologice ar putea interveni înainte ca structura țesutului să cedeze definitiv.
Rezultatele oferă un potențial sistem de avertizare timpurie pentru deteriorarea pielii, pe care metodele actuale de imagistică pur și simplu nu sunt concepute să îl detecteze. Condusă de cercetători de la Universitatea din Hiroshima, echipa a descoperit că organizarea moleculară și chiralitatea supramoleculară se destramă înainte ca rețeaua vizibilă de fibre de colagen să prezinte vreo subțiere sau fragmentare. Până în momentul în care deteriorarea devine vizibilă la microscop, arhitectura de bază este adesea deja în declin de ceva timp.
Când începe, de fapt, îmbătrânirea pielii? Modificările invizibile din structura colagenului
Importanța practică a acestui studiu este uriașă: demonstrează că metodele actuale de diagnosticare ne arată deteriorarea doar atunci când este deja ireversibilă.
Colagenul formează o rețea stratificată, extrem de organizată, care conferă pielii structura și rezistența mecanică, la fel cum schela susține o clădire. Metodele tradiționale de imagistică sunt eficiente în depistarea deteriorărilor evidente, precum subțierea fibrelor și pierderea conectivității dintre acestea. Aceste semne vizibile ale îmbătrânirii pielii apar însă abia după ce remodelarea țesutului a avansat deja destul de mult. Asta înseamnă că deteriorarea detectată de instrumentele convenționale reprezintă stadiul final al unui proces de degradare mult mai îndelungat, și nu începutul acestuia.
„O modalitate de a interpreta descoperirile noastre este aceea că metodele convenționale de imagistică pot arăta «cărămizile» unei structuri de colagen, dar pot omite schimbările subtile în modul în care aceste cărămizi sunt aranjate. Este similar cu detectarea schimbărilor în aranjarea cuvintelor și a propozițiilor dintr-o carte înainte ca vreo pagină să pară deteriorată sau să lipsească.”, a declarat autorul principal Ali Haider, cercetător doctorand la Universitatea din Hiroshima.
Mai simplu spus, închipuie-ți pielea ca pe o saltea cu arcuri. Metodele medicale actuale ne arată doar momentul în care salteaua s-a lăsat și s-a deformat la suprafață. Această nouă tehnică, în schimb, le permite oamenilor de știință să vadă exact când arcurile microscopice din interior încep să își piardă tensiunea, cu mult înainte ca salteaua să cedeze.
Combinarea mai multor tehnici de imagistică
Pentru a descoperi acest strat ascuns de deteriorare, echipa a combinat imagistica optică avansată cu spectroscopia chiroptică. Tehnicile au inclus dicroismul circular în ultravioletul de vid cu radiație sincrotronică și dicroismul circular vibrațional cu laser cu cascadă cuantică multidimensională. Pe scurt, această tehnică măsoară «chiralitatea» — modul precis și asimetric în care moleculele de colagen se răsucesc și se conectează între ele pentru a oferi elasticitate pielii
Combinarea acestor metode le-a permis cercetătorilor să cartografieze simultan atât prezența fizică a colagenului, cât și coerența structurală chirală subiacentă a acestuia, în exact aceeași secțiune de țesut. Această cartografiere dublă s-a dovedit esențială, deoarece a revelat ceva ce imagistica convențională, utilizată singură, ar fi omis în totalitate: exista o diferență clară între cantitatea de colagen prezentă fizic și cât de bine organizat era de fapt acel colagen la un nivel structural mai profund.
Colagenul poate părea în regulă, dar totuși să cedeze
Rezultatele au arătat o decuplare distinctă între masa de colagen și ordinea structurală. Probele de țesut și-au păstrat conținutul general de colagen și acoperirea fizică chiar și după ce chiralitatea supramoleculară subiacentă — adică organizarea structurală mai profundă care menține totul împreună — se degradase deja grav.
În termeni practici, aceasta înseamnă că o secțiune de țesut cutanat ar putea părea complet normală la imagistica standard, în timp ce aranjamentul molecular intern responsabil de funcția reală a acelui țesut se degrada deja sub suprafață. Rețeaua vizibilă de fibre a fost, în esență, ultimul element care a cedat, nu primul semn de avertizare, așa cum presupuseseră cercetătorii.
Pentru a clarifica, această descoperire explică parțial de ce unele tratamente anti-aging avansate eșuează: ele încearcă să repare o rețea de colagen care, deși pare intactă la suprafață, este deja complet prăbușită la nivel structural profund.
Regândirea a ceea ce este de fapt colagenul
„Mesajul cheie al acestui articol este că colagenul nu ar trebui privit doar ca o rețea vizibilă de fibre, ci ca un material ierarhic a cărui funcție depinde de organizarea pe mai multe scări de lungime. Studiul nostru arată că metodele corelative avansate pot dezvălui schimbări în această organizare ascunsă, care nu sunt evidente doar din punct de vedere morfologic.”, a declarat Katsuya Inoue, profesor la WPI-SKCM² și unul dintre autorii corespondenți ai studiului, conform Earth.com.
Această reinterpretare este importantă pentru modul în care oamenii de știință abordează sănătatea țesuturilor într-un context mai larg. În loc să trateze colagenul ca fiind pur și simplu prezent sau absent, intact sau fragmentat, această cercetare sugerează că funcția sa reală depinde de un nivel mult mai fin de organizare moleculară. O astfel de organizare se poate deteriora în tăcere, în timp ce toate măsurătorile convenționale ale sănătății țesuturilor par încă complet normale la suprafață.
Ce ar putea însemna acest lucru pentru medicină
Obiectivul mai larg al cercetătorilor este de a construi un cadru cuprinzător care să coreleze chiralitatea moleculară, organizarea supramoleculară și arhitectura macroscopică a țesuturilor într-o imagine unică și coerentă a sănătății țesuturilor. Dacă va fi realizat, acest cadru ar putea oferi o valoare reală pentru intervențiile medicale, cercetarea privind vindecarea rănilor și proiectarea biomaterialelor, oferind cercetătorilor o modalitate de a evalua integritatea țesuturilor cu mult înainte ca orice deteriorare macroscopică ireversibilă să aibă loc efectiv.
Dacă această abordare poate fi perfecționată și validată, ar putea oferi cercetătorilor o modalitate de a detecta deteriorarea țesuturilor cu mult înainte ca imagistica convențională să reveleze leziuni vizibile. Acest lucru ar putea îmbunătăți studiile privind îmbătrânirea pielii, vindecarea rănilor și biomaterialele, prin identificarea unor schimbări structurale subtile într-un stadiu incipient. Dacă această tehnică va conduce în cele din urmă la noi instrumente de diagnosticare sau la intervenții mai timpurii rămâne o întrebare pentru cercetările viitoare.
Studiul este publicat în revista ACS Nano. Până când știința va traduce aceste date în instrumente accesibile în cabinetele dermatologice, concluzia este clară: prevenirea degradării colagenului trebuie să înceapă cu mult înainte ca oglinda să reflecte primele schimbări.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Un izotop care nu există natural pe Pământ și valorează 25,6 milioane de dolari gramul tocmai a devenit mai ușor de produs
Perlele arată a pietre prețioase, dar sunt produsul unor moluște iritate. Cum se formeaz perlele de fapt
Cercetătorii au monitorizat 12 oameni în Antarctica timp de 10 luni — ceea ce s-a întâmplat ar putea influența viitoarele misiuni pe Marte
Aproape jumătate din cazurile de demență ar putea fi legate de factori de risc ce pot fi controlați
