Energisparande och pusslet om kroppens läkningshastighet

Sårläkning är ett enormt komplext fenomen som alla varelser ägnar betydande resurser åt. Så frågan om hur sårläkning kan göras så snabbt och effektivt som möjligt är helt klart viktig.

Ett av de grundläggande pusslen är varför sårläkning går så långsamt när celler av sig själva växer väldigt snabbt. Till exempel kan fibroblastceller, som spelar en viktig roll i sårläkning, fördubblas i antal på bara 10 timmar när de odlas i petridish under idealiska förhållanden. Det är helt klart mycket snabbare än sår läker i kroppen; varför skillnaden?

Idag säger Peter Apell vid Chalmers tekniska högskola i Sverige och ett par kompisar att de har utarbetat ett svar med ett ganska okonventionellt tillvägagångssätt. Dessa killar studerar sårläkning ur energibesparingssynpunkt. De frågar vilka grundläggande begränsningar fysikens lagar sätter på sårläkning och vilken typ av insikter detta ger i en annars enormt komplex process.

De börjar med att skapa en matematisk modell av energi som används av ämnesomsättningen vid bearbetning av det material som krävs för att fylla sårhålan. Detta kan delas in i tre delar: energin som krävs för att immunsystemet ska bekämpa infektion, energin som krävs för att underhålla den befintliga cellvävnaden och slutligen energin som krävs för att odla ny vävnad, vilket beror på förhållandet mellan fett och protein.

Denna tredje fraktion är den avgörande faktorn. Apell och co beräknar att odling av nya celler kräver i genomsnitt cirka 20 kiloJoule per gram ny odlad vävnad. Detta betyder i fysiska termer att sår fungerar som betydande energisänkor, säger de.

Men mängden tillgänglig energi begränsas av kroppens totala energibudget som inte kan överskridas eller till och med utnyttjas för hårt.

Appel fortsätter med att beräkna hur mycket energi som krävs för att flytta de nödvändiga resurserna till sårhålan och jämför detta med den energi som krävs för att driva ämnesomsättningen som helhet, vilket är karakteristiskt för själva varelsen.

Med allt detta i beaktande förutspår deras modell en sårläkningstid på cirka 10 dagar. Detta är definitivt i linje med uppmätta läkningstider, säger de.

De använder modellen för att göra ett antal andra förutsägelser om faktorer som hastigheten för sårförslutning och så vidare. De testar sedan sina förutsägelser på råttmodeller för sårläkning och säger att de passar bra.

Resultatet är en intressant inblick i en enormt komplex biologisk process. Fantastiskt vad fysikens lagar kan göra ibland!

Ref: arxiv.org/abs/1212.3778 : Fysik för sårläkning I: Energiöverväganden

Dölj