Blocarea semnalelor celulelor imune reduce formarea țesutului cicatricial în răni

Tensiunea mecanică aplicată țesuturilor după lezare poate deturna complet direcția vindecării, transformând procesul reparator într-un mecanism de cicatrizare excesivă. Studiul publicat în Nature Biomedical Engineering explorează rolul celulelor mieloide ca punct cheie în această tranziție și arată că modularea mecanotransducției poate reprograma țesutul spre regenerare în locul fibrozării.
Vindecarea tisulară depinde de recrutarea orchestrată a diferitelor populații celulare. Un aflux prea intens de celule inflamatorii și o activare persistentă a fibroblaștilor conduc la acumulare de matrice extracelulară și la formarea unei cicatrici rigide, slab funcționale. Fenomenul este caracteristic patologiilor fibroase severe, precum fibroza pulmonară, cicatricea hipertrofică și remodelarea post-infarct miocardic.

Cercetările anterioare s-au concentrat în special pe heterogenitatea fibroblastelor, dar tot mai multe date indică faptul că celulele imune nu sunt doar declanșatori ai reacției inflamatorii, ci continuă să influențeze vindecarea pe întreaga durată a procesului reparator. În mod deosebit, monocitele și macrofagele par a răspunde intens la semnalele mecanice din microambient, însă efectele directe ale mecanotransducției asupra lor au rămas până de curând insuficient clarificate.

Obiectivul studiului

Lucrarea urmărește modul în care celulele mieloide percep și traduc semnalele mecanice în programe transcripționale ce determină fie cicatrizarea, fie regenerarea. Autorii au identificat subpopulații mieloide senzitive la stress mecanic, au crescut experimental tensiunea aplicată țesuturilor și au testat modul în care inhibarea mecanotransducției (prin calea focal adhesion kinase – FAK) poate inversa fenotipurile pro-fibrotice.

Metodologie și abordare experimentală

Modele experimentale utilizate

• Model murin cu dispozitiv de tensiune ce reproduce cicatrizarea hipertrofică umană.
• Analiză single-cell RNA sequencing pe peste 3.000 de celule inițial, extins ulterior la peste 43.000 celule în experimentele de parabioză.
• Analiza transcriptomică spațială pe țesut cicatricial și piele umană sănătoasă.
• Co-culturi tridimensionale de macrofage și fibroblaste în colagen, cu aplicare controlată de tensiune mecanică.

În paralel, au fost generate linii murine cu deleție specific mieloidă a genei Ptk2 (care codifică FAK), pentru a testa influența directă a blocării mecanotransducției în aceste celule. Au fost folosite inclusiv inhibitori farmacologici ai FAK și ai proteinei Ras-related C3 botulinum toxin substrate (Rac), pentru a valida rezultatele genetic.

Rezultate principale

1. Tensiunea mecanică induce un program inflamator mieloid pro-fibrotic

În cicatricile modelate prin tensiune au fost detectate niveluri crescute de Thbs1, Ccl3, Ccl4, Rac2, toate asociate recrutării celulare, inflamației și depunerii de matrice extracelulară. Pielea sănătoasă conținea predominant macrofage cu profil Mrc1, Cd163, Selenop, Egr1 – marcă a rezoluției inflamației și a regenerării.

Numărul genelor diferit exprimate în compartimentul mieloid depășea 800, aproape dublu față de fibroblaste, confirmând rolul central al macrofagelor în direcționarea vindecării. Macrofágele activate mecanic prezentau o mare proporție de transcrieri nesplicate pentru Thbs1, indicând sinteză activă de trombospondină – matrice primară asupra căreia se depune colagenul fibros ulterior.

2. Blocarea mecanotransducției mieloide inversează cicatrizarea

Șoarecii cu knock-out mieloid al FAK au dezvoltat cicatrici mult mai înguste, cu fibre scurte și dezordonate, similare structurii fiziologice a pielii nevătămate. Inhibarea mecanotransducției a redus de peste 50% populațiile Thbs1+/Ly6c2+, eliminând în aproape totalitate celulele inflamatorii Ccl+/IL6+ și restaurând marcaje regresive, anti-fibrotice, precum Egr1, Mrc1, Selenop.

Analizele de interacțiuni ligand–receptor au arătat că macrofagele tensionate exercită o forță de reglare „în aval” asupra fibroblastelor, stimulând expresia En1, Col1a1, Col3a1. Blocarea FAK în celulele mieloide a redus semnalizarea fibroblastică pro-fibrozantă, sugerând că macrofagele sunt veriga inițială care dictează instalarea fibrei cicatriceale.

3. Validare pe țesuturi și culturi umane

În culturi tridimensionale de colagen, inhibiția FAK a redus proporția de macrofage umane și a crescut expresia EGR1, în timp ce thrombospondina a scăzut marcant. Analiza transcriptomică spațială a pielii umane cicatriceale a confirmat prezența clusterelor bogate în markeri fibrotici, spre deosebire de zonele sănătoase. În ficatul fibrotic uman, macrofagele exprimau intens Thrombospondin-1, în timp ce țesutul hepatic sănătos era dominat de macrofage EGR1+.

Concluzie

Macrofagele reprezintă dirijorul inițial al cascadei de fibroză sau regenerare. Prezența tensiunii mecanice activează aceste celule spre un profil inflamator care recrutează fibroblaste și conduce la depunerea de matrice fibrilară. Eliminarea acestui semnal – genetic sau farmacologic – inversează balanța către un program pro-regenerativ. Aceste descoperiri confirmă existența unui subtip mieloid mechano-sensibil, profund influențabil terapeutic și potențial țintă pentru tratamente antifibrotice în multiple organe.

Acest studiu deschide posibilitatea apariției unei noi categorii terapeutice: mechano-imunomodulatoare sistemice capabile să prevină fibroza prin reprogramarea macrofagelor către reparare tisulară funcțională.