Modelet kompjuterike të lëndimit të trurit hartën e enëve të gjakut të trurit në rezolucionin më të lartë deri më tani

Modelet kompjuterike të lëndimit të trurit hartën e enëve të gjakut të trurit në rezolucionin më të lartë deri më tani

Studiuesit perandorak kanë krijuar një model kompjuterik të dëmtimit të trurit (TBI) që harton enët e gjakut në trurin e minjve në rezolucionin më të lartë deri më tani.

Ata thonë se modelet mund të ndihmojnë në përmirësimin e kuptimit tonë se si enët e gjakut preken nga TBI, si dhe efektet e saj në shtresën mbrojtëse që i rrethon të njohur si barriera gjak-tru (BBB), e cila mbron trurin nga molekulat e dëmshme qarkulluese dhe patogjenët .

Nëse metodat përkthehen mirë në trurin njerëzor, ato mund të ndihmojnë në përmirësimin e kuptimit tonë se si zhvillohen TBI dhe se si të trajtohen dhe mbrohen më mirë nga ato. Simulimet madje mund të ndihmojnë për të zëvendësuar modelet e kafshëve të TBI, duke zvogëluar potencialisht përdorimin e kafshëve në hulumtimet e trurit.

TBI-të janë shkaku më i zakonshëm i aftësisë së kufizuar kronike tek nën 40 vjeç dhe vijnë nga goditje të forta ose goditje në kokë - zakonisht gjatë incidenteve të trafikut rrugor, rënieve dhe sulmeve. Simptomat mund të përfshijnë dhimbje koke, marrje mendsh, lodhje, nervozizëm dhe dëmtim të kujtesës.

Duke filluar në vendin e goditjes, forcat mekanike udhëtojnë në valë përmes trurit, duke përdredhur, shtrirë dhe prerë strukturat e trurit ndërsa kaskadat e dëmtimit. Këto forca dihet se ndikojnë në enët e gjakut, por detajet më të hollësishme të marrëdhënies midis forcave mekanike dhe dëmtimeve vaskulare ende nuk janë përcaktuar.

Tani, studiuesit në Imperial College London kanë krijuar një model kompjuterik të TBI i cili harton rrjetin e enëve në tru - të quajtur vaskulaturë - në rezolucionin më të lartë deri më tani, duke përfshirë enët e trurit të minjve me diametër vetëm 10 mikronë.

Duke përdorur modelet, ata zbuluan se enët e gjakut ngjitur mbajnë nivele thellësisht të ndryshme të stresit në varësi të shtrirjes së tyre me ato fqinje. Enët e gjakut në kënde 90 ° me të tjerët kishin më pak të ngjarë të dëmtoheshin, dhe enët mund të shtriheshin deri në 14 përqind të gjatësisë së tyre origjinale pa dëmtime, ndërsa shtrirja me më shumë se kjo sasi do të rezultojë në dëmtim.

Autori kryesor Dr. Siamak Khosroshahi, i cili drejtoi punën ndërsa ishte në Shkollën e Inxhinierisë së Dizajnit në Imperial Dyson, tha: “Qasja jonë unike shpjegon rolin e panjohur të anatomisë vaskulare dhe streseve prerëse në atë se si forca të mëdha kaskadojnë nëpër tru. Ky kuptim i ri mund të kontribuojë në përmirësimin e diagnozës dhe parandalimit të TBI. "

Shkalla në të cilën BBB lejon molekulat në tru njihet si depërtueshmëri. Pengesa mund të bëhet më e depërtueshme pas lëndimit, duke e bërë më të mundshme që të lejojë molekulat pro-inflamatore të arrijnë trurin dhe të fillojnë lëndime të mëtejshme.

Bashkë-autori Dr. Magdalena Sastre i Departamentit të Shkencave të Trurit tha: "Hetimi i dëmtimit të enëve të gjakut në dëmtimin e kokës është i rëndësishëm sepse një pengesë e dëmtuar e trurit në gjak mund të lejojë molekula të dëmshme që përkeqësojnë dëmtimin fillestar."

Duke përdorur modelet e miut të TBI, autorët demonstruan se depërtueshmëria më e madhe e BBB ndodh në TBI si rezultat i prishjes së vaskulaturës, dhe kjo është më e dukshme shpejt pas dëmtimit.

Nga ky informacion ata krijuan modele të trurit në mënyrë dixhitale me rezolucion të lartë të mjaftueshëm për të nxjerrë në pah vaskulaturën. Ata zbuluan se modelet kompjuterike i lejonin ata të parashikonin me saktësi shpërndarjen e stresit në enët e vogla të gjakut të trurit të miut. Modelet gjithashtu i lejuan ata të ngadalësojnë kohën për të parë detajet e TBI më nga afër.

Modelet kompjuterike të lëndimit të trurit hartën e enëve të gjakut të trurit në rezolucionin më të lartë deri më tani

Autori i vjetër Dr. Mazdak Ghajari, gjithashtu i Shkollës Imperial's Dyson të Inxhinierisë së Dizajnit, tha: “Lëndimi ndodh në një fraksion të sekondës, duke e bërë të vështirë të vëzhgosh saktësisht se çfarë ndodh. Duke ngadalësuar procesin, ne mund të përcaktojmë saktësisht se cilat zona të trurit mbajnë dëmin më të madh dhe të kuptojmë pse. "

Bashkë-autori Profesor David Sharp, gjithashtu i Departamentit të Shkencave të Trurit tha: “Ky model i ri emocionues ofron njohuri për mënyrën se si dëmtimet e kokës çojnë në hemorragji të trurit. Qendrat tona kryesore të traumës janë përgatitur për menaxhimin e shpejtë të gjakderdhjes brenda kafkës pasi kjo mund të jetë kërcënuese për jetën. Sidoqoftë, ne nuk e kuptojmë se si lëndimet e kokës prodhojnë lloje të ndryshme gjakderdhjesh, gjë që kufizon aftësinë tonë për të parashikuar se cilat lloje të dëmtimit të kokës ka të ngjarë të çojnë në hemorragji. Zhvillimi i këtij modeli është një hap i rëndësishëm për të kuptuar këtë proces të rëndësishëm. ”

Simulimet e reja kompjuterike, me rezolucion të lartë mund të ofrojnë një plan për studimin e TBI-ve duke përdorur më shumë kompjuterë dhe më pak modele kafshësh, në përputhje me parimet e Zëvendësimit, Reduktimit dhe Rafinimit (3Rs) në hulumtimin e kafshëve.

Studiuesit thonë se modelet e tyre mund të sigurojnë gjithashtu një mënyrë më objektive për të vlerësuar sistemet e mbrojtjes si helmetat. Studimet e ardhshme për njerëzit që përfshijnë rindërtime të hollësishme të biomekanikës së TBI janë gjithashtu të nevojshme për të konfirmuar gjetjet para se t'i përdorni ato për të parashikuar rrezikun e dëmtimit tek njerëzit.

Kuptimi i përmirësuar i BBB mund të ndihmojë gjithashtu kërkime të mëtejshme në shpërndarjen e ilaçeve për ilaçet specifike të trurit.

Ky studim u financua nga Wellcome Trust dhe Qendra Mbretërore e Legjionit Britanik për Studimet e Lëndimit të Shpërthimeve në Imperial College London.

"Modelimi shumë shkallësh i dëmtimit cerebrovaskular zbulon rolin e anatomisë vaskulare dhe stresit qetësues parenkimal" nga Siamak Farajzadeh Khosroshahi et al., Botuar më 21 qershor 2021 në Raportet shkencore.