Celledeling skaber mønsterdannelse i væv
Blodkarrenes inderside er dækket af et lag af celler, der kaldes endotelceller. Når der flyder blod i årene, deler sådanne celler sig kun for at erstatte døde celler, men hvis der f.eks. sidder en blodprop og forhindrer, at der strømmer blod henover endotelcellerne, begynder de at dele sig mere aktivt. Ny forskning fra Niels Bohr Institutet viser, at celledelingen foregår meget ordnet. De nye celler bevæger sig væk fra hinanden og skaber en dynamisk bevægelse med hvivler i et større område. Det hjælper formodentlig til at udvide blodåren omkring proppen. Resultaterne er publiceret i det prestigefulde videnskabelige tidsskrift Nature Communications.
Levende væv er helt forskelligt fra andre materialer, da det består af celler med stofskifte og evnen til selv at kunne dele sig og forny sig. Normalt i en udvokset krop deler cellerne sig kun for at danne nye celler, der skal erstatte gamle, døde celler. Men hvis der opstår unormale tilstande, kan kroppen godt begynde at skabe ekstraordinær ny celledannelse.
Blodårevævet undersøges ved hjælp af fasekontrast-mikroskopi, som gør det muligt at følge bevægelserne i vævet før, under og efter celledeling.
Undersøger blodårevævet ’live’
"Hvis der for eksempel sidder en blodprop og spærrer for blodgennemstrømningen henover blodårens inderste lag af endotelceller, begynder de at dele sig aktivt. Men hvad sker der i vævet? Hvordan bevæger de nydannede celler sig i forhold til hinanden? – og hvilken mekanisme styrer deres bevægelser? Det ville vi gerne undersøge", fortæller biofysiker Lene Oddershede, leder af forskningsgruppen Optisk Pincet på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
Forskerne undersøgte dynamikken af ny celledannelse i et lag af endotelceller, hvor der ikke var væskestrøm henover. Undersøgelserne foregik i et laboratorie-system, der efterligner forholdene i et endotelcellelag, hvor en blodprop blokerer for blodstrømmen. For at kunne følge cellernes bevægelse og vævets dynamik ’live’ brugte de fasekontrast-mikroskopi, som gør det muligt at følge bevægelserne i vævet før, under og efter celledeling.
Velordnede mønstre
"Vores eksperimentelle undersøgelser viste, at vævet opførte sig som et viskøst, dvs. tyktflydende materiale. Endotelcellelaget er sammenhængende, og cellerne er i nær kontakt med hinanden. Når en celle har delt sig, bevæger de nye celler sig væk fra udgangspunktet, og alle de andre celler følger denne bevægelse, hvilket skaber store, velordnede og langt-rækkende hvirvler i vævet", fortæller Lene Oddershede.
En celledeling i blodåre væv skaber en kontrolleret og langt-rækkende ordning af vævet, som kan medvirke f.eks. til heling omkring blodpropper. I billedet foregår celledelingen i midten, og de røde områder viser en hvirvel, som drejer med uret, og de lilla områder viser en hvirvel, som drejer mod uret. (Niels Bohr Institutet)
Lene Oddershede forklarer, at velordnede langt-rækkende hvirvler ofte er et tegn på turbulens, hvilket er et normalt fænomen for hurtige bevægelser i et flydende stof med lav viskositet som vand, ligesom man også ser de karakteristiske turbulens-mønstre med ’hvirvler’ i f.eks. vejrsatellitbilleder af skyformationer En stor overraskelse ved vævsdynamikken var, at forskerne fandt de karakteristiske turbulens-mønstre med ’hvirvler’, selvom det absolut ikke var forventet i et så langsomt og viskøst system.
Forskergruppen har yderligere suppleret de epokegørende eksperimentelle resultater med teoretiske modelberegninger af systemet, og modelberegningerne kom frem til de samme resultater, hvilket giver en grundlæggende fysisk forståelse af et så komplekst system som en blodåre med en prop.
”Det er et stærkt resultat, at både de eksperimentelle resultater og simuleringerne samstemmende siger, at en øget celledeling kan medvirke til at få væv til at vokse og heles på en gavnlig måde, og at denne proces udelukkende er baseret på en fysisk betinget udbredelse, der kræves ingen biologisk signalering. Dette kan have betydning for heling omkring blodpropper – og er et eksempel på naturens geniale evne til at ordne sig selv.”, fortæller Lene Oddershede.
Lene Oddershede, lektor og leder af gruppen optisk pincet, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, 2494 2534, oddershede@nbi.dk