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Conservación de energía y el acertijo de la tasa de curación del cuerpo
La curación de heridas es un fenómeno enormemente complejo al que todas las criaturas dedican importantes recursos. Por lo tanto, la cuestión de cómo se puede lograr que la cicatrización de heridas sea lo más rápida y eficiente posible es claramente importante.
Uno de los enigmas fundamentales es por qué la cicatrización de heridas avanza tan lentamente cuando las células por sí mismas crecen muy rápidamente. Por ejemplo, las células de fibroblastos, que desempeñan un papel importante en la cicatrización de heridas, pueden duplicarse en tan solo 10 horas cuando se cultivan en condiciones ideales. Eso es claramente mucho más rápido de lo que cicatrizan las heridas en el cuerpo; porque la diferencia
Hoy, Peter Apell de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia y un par de amigos dicen que han encontrado una respuesta utilizando un enfoque poco convencional. Estos chicos estudian la cicatrización de heridas desde el punto de vista de la conservación de energía. Se preguntan qué restricciones básicas imponen las leyes de la física a la cicatrización de heridas y qué tipo de información da esto a un proceso que de otro modo sería enormemente complejo.
Empiezan por crear un modelo matemático de la energía utilizada por el metabolismo en el procesamiento del material necesario para llenar la cavidad de la herida. Esto se puede dividir en tres partes: la energía requerida por el sistema inmunológico para combatir las infecciones, la energía requerida para mantener el tejido celular existente y, finalmente, la energía requerida para desarrollar tejido nuevo, que depende de la proporción de grasa y proteína.
Esta tercera fracción es el factor crucial. Apell y sus colegas calculan que el crecimiento de nuevas células requiere, en promedio, unos 20 kiloJoules por gramo de tejido nuevo cultivado. Esto significa en términos físicos que las heridas actúan como sumideros de energía sustancial, dicen.
Pero la cantidad de energía disponible está limitada por el presupuesto total de energía del cuerpo, que no se puede exceder ni aprovechar demasiado.
Appel continúa calculando cuánta energía se necesita para mover los recursos necesarios a la cavidad de la herida y la compara con la energía necesaria para ejecutar el metabolismo en su conjunto, que es característico de la propia criatura.
Teniendo todo esto en cuenta, su modelo predice un tiempo de cicatrización de heridas de alrededor de 10 días. Esto definitivamente está en línea con los tiempos de curación medidos, dicen.
Usan el modelo para hacer una serie de otras predicciones sobre factores como la tasa de cierre de la herida, etc. Luego prueban sus predicciones en modelos de rata de curación de heridas y dicen que encajan bien.
El resultado es una visión interesante de un proceso biológico enormemente complejo. ¡Es asombroso lo que las leyes de la física pueden hacer a veces!
Ref: arxiv.org/abs/1212.3778 : Física de la curación de heridas I: Consideraciones energéticas