Enerģijas taupīšana un ķermeņa atveseļošanās ātruma mīkla

Brūču dzīšana ir ļoti sarežģīta parādība, kurai visas radības velta ievērojamus resursus. Tāpēc jautājums par to, kā brūču dzīšanu var padarīt pēc iespējas ātrāku un efektīvāku, ir nepārprotami svarīgs.

Viena no galvenajām mīklām ir, kāpēc brūču dzīšana norit tik lēni, kad šūnas pašas par sevi aug ļoti ātri. Piemēram, fibroblastu šūnu, kurām ir svarīga loma brūču dzīšanas procesā, skaits var dubultoties tikai 10 stundu laikā, ja tās audzē perēkļos ideālos apstākļos. Tas acīmredzami ir daudz ātrāk, nekā brūces dziedē organismā; kāpēc atšķirība?

Šodien Pīters Apels no Čalmersas Tehnoloģiju universitātes Zviedrijā un pāris draugi saka, ka ir izstrādājuši atbildi, izmantojot diezgan netradicionālu pieeju. Šie puiši pēta brūču dzīšanu no enerģijas taupīšanas viedokļa. Viņi jautā, kādus pamata ierobežojumus fizikas likumi uzliek brūču dzīšanai un kādu ieskatu tas sniedz citādi ļoti sarežģītajā procesā.

Tie sākas, izveidojot matemātisko enerģijas modeli, ko izmanto vielmaiņa, apstrādājot materiālu, kas nepieciešams brūces dobuma aizpildīšanai. To var iedalīt trīs daļās: enerģija, kas nepieciešama imūnsistēmai, lai cīnītos ar infekciju, enerģija, kas nepieciešama esošo šūnu audu uzturēšanai un visbeidzot enerģija, kas nepieciešama jaunu audu audzēšanai, kas ir atkarīga no tauku un olbaltumvielu attiecības.

Šī trešā daļa ir izšķirošais faktors. Apell un co aprēķina, ka jaunu šūnu audzēšanai vidēji nepieciešami aptuveni 20 kilodžouli uz vienu gramu izaudzētu jaunu audu. Fiziskā izteiksmē tas nozīmē, ka brūces darbojas kā būtiskas enerģijas izlietnes, viņi saka.

Taču pieejamās enerģijas daudzumu ierobežo ķermeņa kopējais enerģijas budžets, ko nevar pārsniegt vai pat izmantot pārāk daudz.

Apels turpina aprēķināt, cik daudz enerģijas nepieciešams, lai pārvietotu nepieciešamos resursus uz brūces dobumu, un salīdzina to ar enerģiju, kas nepieciešama vielmaiņas darbībai kopumā, kas ir raksturīga pašam radījumam.

Ņemot to visu vērā, viņu modelis paredz aptuveni 10 dienu brūču dzīšanas laiku. Viņi saka, ka tas noteikti atbilst izmērītajiem dziedināšanas laikiem.

Viņi izmanto modeli, lai veiktu vairākas citas prognozes par tādiem faktoriem kā brūču aizvēršanās ātrums un tā tālāk. Pēc tam viņi pārbauda savas prognozes, izmantojot žurku brūču dzīšanas modeļus, sakot, ka tās ir labi piemērotas.

Rezultāts ir interesants ieskats ārkārtīgi sarežģītā bioloģiskā procesā. Apbrīnojami, ko dažkārt spēj fizikas likumi!

Atsauce: arxiv.org/abs/1212.3778 : Brūču dzīšanas fizika I: Enerģijas apsvērumi

paslēpties