Quando nossa pele é ferida, começa um processo complexo para curar a ferida. Os queratinócitos, as células que constituem a camada externa da pele, movem-se coletivamente para fechar a lacuna. No entanto, os investigadores descobriram que uma proteína chamada PIEZO1 pode interferir neste processo, retardando a cicatrização de feridas. Compreender o papel do PIEZO1 na motilidade celular pode levar a novos métodos para melhorar a cicatrização de feridas, beneficiando muitas pessoas com feridas e feridas crónicas.
Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Irvine, identificaram um papel crítico para o canal iônico PIEZO1 na regulação da migração celular durante a cicatrização de feridas. O estudo, liderado pelo professor John Lowengrub e pelo Dr. Medha Pathak e pelo Dr. Jingao Chen, pelo Dr. Jesse Holt e pela Dra. Elizabeth Evans, foi publicado na revista PLOS Computational Biology. A pesquisa revela como o PIEZO1 inibe a formação de células líderes, essenciais para a migração celular coordenada, afetando assim o processo de cicatrização de feridas.
As células líderes que se formam na borda da ferida enviam sinais mecânicos e bioquímicos que coordenam o movimento das células seguidoras para fechar a ferida. Os pesquisadores usaram uma combinação de métodos experimentais e modelagem matemática para investigar o papel do PIEZO1 neste processo. Suas descobertas sugerem que a atividade do PIEZO1 suprime a geração dessas células líderes, levando a um fechamento da ferida menos organizado e mais lento.
Dr. Chen explicou a motivação do estudo: “Compreender como o PIEZO1 regula a formação e integração de células líderes durante a migração dos queratinócitos fornece informações valiosas sobre os mecanismos subjacentes à cicatrização de feridas. Nossas descobertas sugerem que direcionar o PIEZO1 pode melhorar a cicatrização de feridas”.
Através de microscopia de lapso de tempo e ensaios de arranhões, eles descobriram que a atividade do PIEZO1 aumenta a retração celular na borda da ferida, o que inibe a progressão das células necessárias para fechar a ferida. Experimentos mostram que células sem PIEZO1 têm mais células líderes e fechamento de feridas mais eficiente em comparação com células com atividade PIEZO1 normal ou aumentada.
A equipe de pesquisa também desenvolveu um novo modelo contínuo bidimensional de fechamento de feridas que inclui fatores-chave como movimento celular, retração, adesão célula-célula e direção da integrina. Este modelo permitiu simular os efeitos do PIEZO1 na migração celular coletiva e validar suas descobertas experimentais. Suas simulações mostram que o aumento da atividade do PIEZO1 leva à diminuição da orientação da integrina, impedindo assim o fechamento eficiente da ferida.
Dr. Chen destacou a importância de suas descobertas: “Nosso estudo fornece uma estrutura abrangente para a compreensão dos mecanismos biofísicos pelos quais o PIEZO1 regula a migração celular das articulações. Este conhecimento informará o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para melhorar a cicatrização de feridas”.
Em resumo, a pesquisa ressalta a importância dos sinais mecânicos na cicatrização de feridas e fornece um alvo potencial para intervenção terapêutica. Professor Lowengrub, Dr. Insights sobre o papel do PIEZO1 na formação e integração celular durante a migração dos queratinócitos abrem caminho para pesquisas futuras para melhorar os processos de cicatrização de feridas, lideraram Pathak e sua equipe.
Nota de diário
Chen, J., Holt, JR, Evans, EL, Lowengrub, JS e Pathak, MM (2024). “PIEZO1 regula a formação de células líderes e a coesão celular durante a migração coletiva dos queratinócitos.” Biologia Computacional PLOS. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1011855
Sobre o autor
Jinggao Sen Ele recebeu seu PhD em Matemática pela Universidade da Califórnia, Irvine, em 2024, sob a supervisão do Professor John Lowengrup. Seus principais interesses de pesquisa estão no domínio da matemática computacional e aplicada, com forte foco em biologia matemática. Neste campo, ele desenvolve modelos matemáticos envolvendo equações diferenciais parciais apropriadas para capturar e estudar com eficácia uma variedade de padrões e fenômenos biológicos. O trabalho de Jinggao foi financiado por diversas bolsas e prêmios, e ele apresentou suas descobertas em diversas conferências internacionais.
