Медицинская карта
Плохой врач лечит болезнь, хороший - причину болезни.
  • гепатит
  • Недели беременности

    Беременность по неделям

  • Сколько живут с диагнозом рак
  • Как рыбий жир может уменьшить воспаление

Исследователи Пенна моделируют ключевой переломный момент, связанный с черепно-мозговой травмой

2021-02-04 16:40:15

Даже самая легкая форма черепно-мозговой травмы, более известная как сотрясение мозга, может нанести непоправимый ущерб. Теперь междисциплинарная группа исследователей из Пенсильванского университета использует математическое моделирование, чтобы лучше понять механизмы, действующие при этом виде травм, с целью защиты мозга от их долгосрочных последствий.


Ссылки по теме

Медицинский факультет Перельмана при Пенсильванском университете


Система здравоохранения Пенсильванского университета


Их недавние открытия, опубликованные в Biophysical Journal , проливают новый свет на механические свойства критического белка мозга и его роль в эластичности аксонов, длинной, похожей на усики части клеток мозга. Этот белок, известный как тау, помогает объяснить очевидное противоречие, которое представляет эта эластичность. Если аксоны такие эластичные, почему они ломаются под действием черепно-мозговой травмы?    


Собственные эластические свойства Тау показывают, почему быстрые удары наносят необратимый ущерб структурам внутри аксонов, когда приложение той же силы более медленно заставляет их безопасно растягиваться. Это понимание теперь может быть использовано для того, чтобы сделать компьютерные модели мозга более реалистичными и потенциально применимы к тау-связанным заболеваниям, таким как болезнь Альцгеймера.


Команда состоит из Вивека Шеноя , профессора материаловедения и инженерии в Школе инженерии и прикладных наук , Хосейна Ахмадзаде, сотрудника лаборатории Шеноя, и Дугласа Смита , профессора нейрохирургии в Медицинской школе Перельмана Пенсильвании и директора Пенсильванского центра. для травм головного мозга и ремонта . 


«Одна из главных вещей, которые вы видите в мозге пациентов, умерших из-за ЧМТ, - это опухоли вдоль аксонов», - сказал Шеной. «Внутри аксонов находятся микротрубочки, которые действуют как дорожки для транспортировки молекулярного груза по аксону. Когда они ломаются, поток этого груза прерывается, и он начинает накапливаться, поэтому вы получаете эти вздутия ».  


Смит ранее изучал механические свойства аксонов в целом. Создавая паттерн аксонов в культуре в параллельных трактах, Смит и его коллеги смогли применить растяжение к аксонам с разной силой и скоростью и измерить их реакцию.


«Мы увидели, что при медленной скорости загрузки аксоны могут растягиваться по крайней мере до 100 процентов без каких-либо признаков повреждения», - сказал Смит. «Но более быстрыми темпами аксоны начинают показывать те же опухоли, что и у пациентов с ЧМТ. Этот процесс происходит даже при относительно коротком растяжении с высокой скоростью. Таким образом, скорость, с которой применяется растяжение, является важным компонентом, например, при быстром движении мозга и растяжении аксонов из-за удара головой при падении, нападении или автомобильной аварии ».


Это наблюдение до сих пор не объяснило исследователям, почему именно микротрубочки, самая жесткая часть аксона, ломались. Чтобы решить эту загадку, исследователям пришлось еще глубже изучить их структуру.


Внутри аксонов микротрубочки плотно упакованы вместе, что-то наподобие пучка соломинок. Связывание отдельных соломинок вместе - это тау-белок. Другие разработчики биофизических моделей ранее учитывали геометрию и эластические свойства аксона во время травмы растяжения, основываясь на работе Смита, но не имели хороших данных для представления роли тау в общем поведении системы, когда она подвергается нагрузке на разные длины тела. время. 

Оставьте комментарии и отзывы!

Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.

(обязательно)