211service.com
Energiebesparing en de puzzel van de genezingssnelheid van het lichaam
Wondgenezing is een enorm complex fenomeen waar alle wezens aanzienlijke middelen aan besteden. Dus de vraag hoe wondgenezing zo snel en efficiënt mogelijk kan worden gemaakt, is duidelijk belangrijk.
Een van de fundamentele puzzels is waarom wondgenezing zo langzaam verloopt als cellen zelf heel snel groeien. Zo kunnen fibroblastcellen, die een belangrijke rol spelen bij wondgenezing, in aantal in slechts 10 uur verdubbelen wanneer ze onder ideale omstandigheden in een petrischaal worden gekweekt. Dat is duidelijk veel sneller dan wonden in het lichaam genezen; waarom het verschil?
Vandaag zeggen Peter Apell van de Chalmers University of Technology in Zweden en een paar vrienden dat ze een antwoord hebben gevonden met een nogal onconventionele aanpak. Deze jongens bestuderen wondgenezing vanuit het oogpunt van energiebesparing. Ze vragen welke fundamentele beperkingen de wetten van de fysica opleggen aan wondgenezing en wat voor soort inzichten dit geeft in een verder enorm complex proces.
Ze beginnen met het maken van een wiskundig model van energie die door het metabolisme wordt gebruikt bij het verwerken van het materiaal dat nodig is om de wondholte te vullen. Deze is op te delen in drie delen: de energie die het immuunsysteem nodig heeft om infecties te bestrijden, de energie die nodig is om het bestaande celweefsel in stand te houden en tenslotte de energie die nodig is om nieuw weefsel aan te maken, afhankelijk van de verhouding tussen vet en eiwit.
Deze derde fractie is de cruciale factor. Apell en co berekenen dat voor het kweken van nieuwe cellen gemiddeld zo'n 20 kiloJoule per gram nieuw gegroeid weefsel nodig is. Dit betekent in fysieke termen dat wonden fungeren als aanzienlijke energieputten, zeggen ze.
Maar de beschikbare hoeveelheid energie wordt beperkt door het totale energiebudget van het lichaam, dat niet kan worden overschreden of zelfs niet te zwaar kan worden aangeboord.
Appel berekent vervolgens hoeveel energie het kost om de benodigde middelen naar de wondholte te verplaatsen en vergelijkt dit met de energie die nodig is om de stofwisseling als geheel te laten draaien, wat kenmerkend is voor het wezen zelf.
Met dit alles in overweging genomen, voorspelt hun model een wondgenezingstijd van ongeveer 10 dagen. Dit is zeker in lijn met gemeten genezingstijden, zeggen ze.
Ze gebruiken het model om een aantal andere voorspellingen te doen over factoren zoals de snelheid van wondsluiting, enzovoort. Vervolgens testen ze hun voorspellingen op rattenmodellen voor wondgenezing en zeggen ze dat ze goed passen.
Het resultaat is een interessant inzicht in een enorm complex biologisch proces. Verbazingwekkend wat de wetten van de fysica soms kunnen doen!
Referentie: arxiv.org/abs/1212.3778 : Fysica van wondgenezing I: Energieoverwegingen