قام فريق بحث دولي بقيادة جامعة هيروشيما بتطوير تقنية يمكنها الكشف عن التغيرات المبكرة للغاية في كولاجين الجلد البشري، قبل وقت طويل من ظهور الضرر تحت التصوير التقليدي.
النتائج التي نشرت في ايه سي اس نانو في 16 يوليو 2026، تشير النتائج إلى أن الكولاجين يبدأ في فقدان تنظيمه الجزيئي الدقيق قبل أن تصبح أليافه أرق أو مجزأة أو منفصلة. بمعنى آخر، قد تبدو أنسجة الجلد سليمة من الناحية الهيكلية حتى بعد أن بدأت التغييرات المهمة بالفعل على مستوى أعمق.
الأضرار الخفية داخل كولاجين الجلد
الكولاجين هو البروتين الهيكلي الرئيسي في الجلد. إنها تشكل شبكة معقدة تساعد الأنسجة على البقاء قوية ومرنة ومقاومة للإجهاد البدني.
يتم تنظيم هيكلها عبر عدة مستويات. تتجمع الجزيئات الفردية في حزم أكبر، والتي تشكل بعد ذلك الألياف التي تدعم الجلد. وبسبب هذا الترتيب الطبقي، يوصف الكولاجين بأنه مادة هرمية.
تركز معظم طرق التصوير التقليدية على الميزات المرئية لتلك الشبكة. يمكنهم اكتشاف الألياف التي أصبحت ضعيفة أو مكسورة أو فقدت اتصالاتها. ومع ذلك، تميل هذه التغييرات إلى الظهور في وقت متأخر نسبيًا في عملية إعادة التصميم.
يشير البحث الجديد إلى أن الكولاجين يمكن أن يفقد نظامه الهيكلي الأساسي بينما تظل شبكة الألياف المرئية دون تغيير إلى حد كبير.
قال علي حيدر، المؤلف الأول للدراسة وزميل أبحاث الدراسات العليا في المعهد الدولي للاستدامة مع المواد الفوقية المعقودة (WPI-SKCM2) “إحدى الطرق للتفكير في النتائج التي توصلنا إليها هي أن طرق التصوير التقليدية يمكن أن تظهر “الطوب” من بنية الكولاجين، لكنها قد تفوت تغييرات طفيفة في كيفية ترتيب تلك الطوب”. “إنه يشبه اكتشاف التغييرات في ترتيب الكلمات والجمل في الكتاب قبل ظهور أي صفحات تالفة أو مفقودة.”
الكشف عن اليد الهيكلية للكولاجين
ولتحديد هذه التغييرات الخفية، جمع الباحثون بين التصوير البصري المتقدم والتحليل الطيفي لتقويم العمود الفقري.
تدرس الطرق العلاجية بتقويم العمود الفقري كيفية تفاعل الجزيئات مع الضوء المستقطب. إنها مفيدة بشكل خاص لدراسة اللامركزية، وهي خاصية توصف أحيانًا بأنها سيطرة إحدى اليدين على البنيوية. مثلما تعكس يد الشخص اليسرى واليمنى بعضها البعض ولكن لا يمكن تركيبهما بشكل مثالي، فإن العديد من الهياكل البيولوجية لها اتجاه مفضل.
يتمتع الكولاجين بهذا النوع من التحكم المنظم على المستويين الجزيئي والهيكلي الأكبر. عندما يبدأ هذا التنظيم في التدهور، قد تفقد الأنسجة خصائص وظيفية مهمة حتى لو ظلت الكمية الإجمالية للكولاجين دون تغيير.
استخدم الفريق إشعاع السنكروترون ثنائي اللون الدائري الفراغي والأشعة فوق البنفسجية (SR-VUVCD) وثنائي اللون الدائري الاهتزازي بالليزر الكمي متعدد الأبعاد (MultiD-QCL-VCD). ومن خلال الجمع بين هذه الأساليب والتصوير، تمكن الباحثون من قياس وفرة الكولاجين والتماسك الهيكلي داخل نفس القسم من الأنسجة.
يمكن أن يبقى الكولاجين بينما يختفي ترتيبه
وكشف التحليل عن فصل واضح بين كمية الكولاجين ونوعية تنظيمه.
اقرأ أيضًا...
حافظت عينات الأنسجة على الكثير من إجمالي محتوى الكولاجين والتغطية السطحية، حتى بعد تدهور تماسك عدم التناظر الجزيئي بشكل كبير. وهذا يعني أن قياس كمية الكولاجين الموجودة فقط قد يوفر صورة غير كاملة لصحة الأنسجة.
يمكن أن تظل العينة تحتوي على كمية وفيرة من الكولاجين بينما تنهار البنية الداخلية للبروتين بالفعل.
قال كاتسويا إينو، الأستاذ في WPI-SKCM2 وأحد مؤلفي الدراسة: “الرسالة الرئيسية لهذه الورقة هي أنه لا ينبغي النظر إلى الكولاجين كشبكة ألياف مرئية فقط، بل كمادة هرمية تعتمد وظيفتها على التنظيم عبر مقاييس طول متعددة”. “تظهر دراستنا أن الأساليب الارتباطية المتقدمة يمكن أن تكشف عن التغييرات في هذا التنظيم الخفي الذي لا يظهر من الشكل وحده.”
أدلة سابقة على تدهور الأنسجة
ويأمل الباحثون في نهاية المطاف في بناء إطار أوسع يربط بين اللامركزية الجزيئية، والتنظيم فوق الجزيئي، والهندسة المعمارية واسعة النطاق للأنسجة.
يمكن لمثل هذا النظام أن يساعد العلماء على تقييم سلامة الأنسجة قبل أن يصبح الضرر الهيكلي الكبير غير قابل للإصلاح. وقد يقدم أيضًا رؤى جديدة حول التئام الجروح والعلاجات الطبية وتصميم المواد الحيوية التي تقلد الأنسجة البيولوجية أو تتفاعل معها.
وبدلاً من الانتظار حتى تصبح ألياف الكولاجين رقيقة أو متفتتة بشكل واضح، قد يتمكن الباحثون المستقبليون من تحديد العلامات التحذيرية المبكرة من خلال فحص كيفية ترتيب الجزيئات.
تعاون بحثي دولي
أجرى الدراسة علي حيدر، ويوسوكي كوتشي، وأندرو ك. شولز، وكويا أوياما، وأيكو سادا، وهيساكو ساتو، وإليزابيتا ماتسوموتو، ومالكولم كادودوالا، وكويتشي ماتسو، وكاتسويا إينو.
يمثل الباحثون جامعة هيروشيما (بما في ذلك WPI-SKCM²، وكلية الدراسات العليا للعلوم والهندسة المتقدمة، ومركز أبحاث Chirality، ومعهد أبحاث علوم الإشعاع السنكروتروني)، ومعهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية، وجامعة كيوشو، وجامعة كوماموتو، وجامعة إهيمي، ومعهد جورجيا للتكنولوجيا، وجامعة جلاسكو.
وقد جمع هذا التعاون متخصصين من اليابان وألمانيا والولايات المتحدة والمملكة المتحدة.
تم دعم هذا العمل من قبل WPI-SKCM2، ومعهد هنري بوانكاريه، وLabEx CARMIN، ومؤسسة ألكسندر فون هومبولت.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
