Perché i ricercatori stanno strofinando i mouse dei computer con la robotica?

un set di braccia robotiche

  • Un nuovo studio di ricerca ha scoperto che la meccanoterapia fornita da robot riduce i danni muscolari e aumenta il lavoro di riparazione muscolare nei topi con una lesione muscolare grave della gamba scheletrica.
  • I ricercatori hanno anche scoperto che la meccanoterapia ha provocato una diminuzione in particolare dei leucociti responsabili del gonfiore.
  • Successivamente, i ricercatori dovranno sicuramente verificare se la meccanoterapia ha gli stessi effetti nelle persone con gravi lesioni muscolari scheletriche e se può essere utilizzata scientificamente.

Il tessuto muscolare scheletrico consente al corpo di spostarsi e mantenere la posizione. Lesioni dirette, ad esempio da lesioni, possono danneggiare l'attività di un individuo e lo stile di vita.

Le persone hanno effettivamente utilizzato la massoterapia e varie altre meccanoterapie per innumerevoli anni per alleviare il dolore e i muscoli danneggiati. Tuttavia, la ricerca scientifica alla base degli impatti della massoterapia non è stata effettivamente verificata attentamente.

"Molte persone hanno cercato di studiare gli effetti benefici del massaggio e di altre meccanoterapia sul corpo, ma fino a quel momento non era stato fatto in modo sistematico e riproducibile", descrive l'autore principale del presente studio di ricercaDr Bo Ri Seo, Ph D.

"Il nostro lavoro mostra una connessione molto chiara tra stimolazione meccanica e funzione immunitaria", prosegue.

Lavoro di riparazione muscolare

Come gran parte del corpo, il tessuto muscolare scheletrico può ripararsi da solo. La procedura prevede 3 fasi:

  • devastazione e gonfiore: 1– 3 giorni
  • lavori di riparazione: 3-4 settimane
  • miglioramento: 3– 6 mesi

Quando si verifica una lesione muscolare, le fibre muscolari si lacerano e muoiono. I globuli bianchi entrano nel sito della lesione, eliminando le cellule muscolari morte e attivando le cellule che aiutano a creare un feedback immunitario. Ciò consiste nel lancio di variabili di sviluppo, citochine e chemochine.

Durante la fase di riparazione, le cellule satelliti, o cellule precursori del tessuto muscolare, si espandono e si separano direttamente nelle cellule del tessuto muscolare. Questi poi modificano le cellule danneggiate nella fibra muscolare, oltre a marcare i tipi di cellule.

Nella fase di rinnovamento, le fibre del tessuto muscolare crescono e segnano gli accordi delle cellule. Tuttavia, lesioni gravi possono causare lo sviluppo delle cellule marcate spesse, ostacolando il lavoro di riparazione del tessuto muscolare e portando a un recupero insufficiente della funzione del tessuto muscolare.

Domanda di terapia non soddisfatta

Nonostante le sue difficoltà, la terapia medica rimane l'attuale esigenza di prendersi cura di gravi lesioni muscolari.

Riconoscendo la richiesta di un'efficace terapia non invasiva per gravi lesioni del tessuto muscolare scheletrico, gli scienziati dell'Università di Harvard a Cambridge, MA, hanno condotto una ricerca esplorando l'uso della meccanoterapia come possibile terapia.

Le loro ricerche appaiono sulla rivista Science Translational Medicine.

Il dottor Seo, che è un altro post-dottorato al Wyss Institute di Harvard, ha chiarito a "Detonic.shop":

“Il nostro studio precedente ha mostrato gli impatti benefici del carico compressivo per la rigenerazione del muscolo scheletrico. Sulla base della scoperta, volevamo sviluppare un protocollo ottimale [scientificamente] convalidato per la meccanoterapia e comprendere i meccanismi associati agli impatti terapeutici”.

Gli scienziati hanno creato uno strumento robot esterno per fornire uno stress specifico, regolato e quantificabile al tessuto muscolare delle gambe nei topi. I ricercatori hanno anche utilizzato gli ultrasuoni per misurare il feedback delle cellule alla tensione utilizzata.

Da uno a 14 giorni dopo l'infortunio, i ricercatori hanno offerto ai mouse del team di terapia la meccanoterapia con stress che rappresentava una pressione muscolare del 10, 20 o 40% per 5 minuti ogni 10-12 ore. I ricercatori non si sono occupati di mouse per computer nel team di controllo.

Risultati finali pratici migliorati

Rispetto ai mouse per computer di controllo, i mouse per computer nel team di terapia hanno mostrato una notevole diminuzione dei danni alle fibre muscolari e delle cicatrici. Gli autori tengono anche presente una maggiore dimensione delle fibre muscolari, che è un'indicazione di lavori di riparazione e recupero della forza.

Dal momento che i lavori di riparazione del tessuto muscolare erano comparabili tra i 10, 20 e il 40% dei gruppi, lo studio è proseguito utilizzando lo stress da stress muscolare del 20% che stabiliva per continuare ad essere esperimenti.

Per scoprire esattamente come la meccanoterapia pubblicizzava il lavoro di riparazione del tessuto muscolare, gli scienziati hanno anche misurato i gradi di variabili infiammatorie – citochine e chemochine – nel tempo.

Lo studio di ricerca ha stabilito che la meccanoterapia ha ridotto al minimo i livelli di una citochina responsabile dell'attività dei neutrofili entro il giorno 3. I neutrofili aiutano a eliminare le cellule rotte e si collegano con altre cellule per promuovere il lavoro di riparazione e il feedback immunitario. Anche i neutrofili contribuiscono al gonfiore.

Per capire perché i neutrofili e le citochine stavano abbandonando il tessuto muscolare, gli scienziati hanno infuso una sostanza fluorescente direttamente nel tessuto muscolare. Hanno scoperto che la meccanoterapia stava creando questo esodo dal tessuto muscolare.

Successivamente, i ricercatori hanno coltivato cellule satellite, che sono fondamentalmente cellule staminali del tessuto muscolare, con variabili prodotte dai neutrofili. Volevano analizzare i loro effetti sul lavoro di riparazione del tessuto muscolare.

Gli autori dello studio hanno scoperto che le variabili secrete dai neutrofili all'inizio pubblicizzavano il lavoro di riparazione, ma quando esistevano da molto tempo, ostacolavano la produzione di fibre muscolari.

Dopo aver esaminato le fibre muscolari prodotte in entrambe le squadre dopo 14 giorni, gli scienziati hanno scoperto che le cellule muscolari delle gambe trattate con la meccanoterapia includevano molte più fibre di tipo IIX.

Le fibre di tipo IIX hanno una dimensione maggiore e possono generare una pressione elevata, in linea con i risultati che gli scienziati hanno visto nei topi del computer che hanno ricevuto la meccanoterapia.

Nell'ultimo esperimento, i ricercatori hanno utilizzato una terapia anticorpale per eliminare i neutrofili nei topi durante i primi 3 giorni dopo l'infortunio. Hanno scoperto che i muscoli dei topi guariti si sono ripresi più velocemente.

Hanno scoperto che sia la meccanoterapia che la terapia anticorpale hanno portato a danni muscolari notevolmente ridotti e alla crescita di fibre muscolari più grandi.

Conclusioni e futuro

Anche il dott. Bert Mandelbaum, che non era associato allo studio di ricerca, ha parlato con MNT. Il dott. Mandelbaum è uno specialista ortopedico presso il Cedars-Sinai Kerlan-Jobe Institute e co-direttore del Cedars-Sinai Regenerative Orthobiologics Center di Los Angeles.

Era affascinato dallo stile speculativo, soprattutto usando la robotica per "prescrivere" i dettagli dei lotti di tessuto muscolare e quindi analizzare le variabili organiche che generano i lotti.

Parlando dei risultati, il lead writer Dr Seo ha informato MNT:

"È stato super emozionante vedere che il muscolo gravemente ferito trattato con carico di compressione non biologico/non invasivo mostra risultati funzionali comparabili a quelli trattati con terapie a base di farmaci biologici trovati da altri studi".

"Inoltre, siamo rimasti sorpresi dal fatto che i neutrofili fossero significativamente coinvolti in questo processo, influenzando direttamente le attività delle cellule progenitrici muscolari", ha proseguito.

“Inoltre, abbiamo scoperto che il carico di compressione riduce rapidamente i neutrofili e i loro fattori associati entro il giorno 3 dopo l'infortunio, con questo cambiamento […] limitato al sito ferito. Ciò rende la meccanoterapia un ottimo candidato terapeutico per i pazienti che stanno già utilizzando altri interventi medici o complicazioni di salute esistenti, ad esempio malattie infiammatorie”.

Ha avuto luogo per affermare: “I nostri risultati si basano su [studi su] topi, quindi sono necessari ulteriori studi per confermare i suoi impatti per animali più grandi e umani. Inoltre, poiché la cinetica e l'ampiezza della risposta immunitaria possono differire a seconda dei tipi di lesioni, come e cosa fornire dovrebbe essere ottimizzato di conseguenza".

In verdetto, il dottor Mandelbaum ha informato MNT: "Penso che sia una grande ipotesi, qualcosa che deve essere dimostrato nel tempo".

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