Naukowcy z University of Alabama w Huntsville opublikowali nowe wyniki badań, które dowodzą, że ciągłe stosowanie ultradźwięków o niskim natężeniu potrafi zmienić reakcję immunologiczną organizmu ze stanu zapalnego na proces regeneracji. To odkrycie sugeruje potencjalnie nowe podejście do zapobiegania pourazowej chorobie zwyrodnieniowej stawów – schorzeniu, które rozwija się w około co ósmym przypadku zapalenia stawów i często ujawnia się dopiero wiele lat po pierwotnym urazie.
U podstaw badania leży zrozumienie wpływu ultradźwięków na makrofagi, czyli kluczowe komórki układu odpornościowego uczestniczące zarówno w wywoływaniu stanów zapalnych, jak i w naprawie tkanek. Po urazie organizm mobilizuje dwa rodzaje makrofagów: agresywnych „obrońców” (M1), którzy usuwają uszkodzone tkanki, oraz komórki lecznicze (M2), sprzyjające gojeniu. Problem pojawia się, gdy makrofagi obronne pozostają aktywne zbyt długo, tworząc przewlekły stan zapalny, który niszczy chrząstkę i przyspiesza rozwój artretyzmu.
Badanie wykazało, że pod wpływem ultradźwięków makrofagi przechodzą ze stanu prozapalnego M1 do formy bardziej naprawczej, przypominającej M2, co obniża poziom markerów zapalnych i zwiększa te odpowiedzialne za regenerację tkanek. Jest to nieinwazyjna i niefarmakologiczna metoda, która może pomóc w przywróceniu równowagi biologicznej w uszkodzonych stawach.
Badanie, opublikowane w czasopiśmie „Scientific Reports” w maju 2026 roku, zostało przeprowadzone pod kierunkiem prof. Anuradhy Subramanian z katedry inżynierii chemicznej i materiałowej. Jej zespół połączył eksperymenty biologiczne Shahida Khana, realizowane w ramach doktoratu, z metodami obliczeniowymi i statystycznymi opracowanymi przez prof. Satyakiego Roya z Wydziału Nauk Matematycznych, przy dodatkowym udziale doktoranta Owena Trippany’ego.
W celu stworzenia bardziej precyzyjnego modelu warunków po urazie stawu, naukowcy wykorzystali fragmenty fibronektyny – cząsteczki naturalnie powstającej przy rozpadzie tkanek stawowych. Takie podejście lepiej odzwierciedla rzeczywiste środowisko biologiczne uszkodzonego stawu niż tradycyjnie stosowane metody laboratoryjne.
Analiza transkryptomiczna w połączeniu z metodą klastrowania różnicowego pozwoliła badaczom zidentyfikować skoordynowane zmiany w aktywności genów. Wyniki pokazały wyraźny spadek markerów stanu zapalnego oraz wzrost tych związanych z naprawą tkanek w sytuacji, gdy makrofagi poddawano działaniu ultradźwięków.
„Utrzymująca się dominacja makrofagów obronnych może wytwarzać trwałe środowisko zapalne, sprzyjające rozwojowi pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów” – wyjaśnia Subramanian. Jej współpracownik, prof. Roy, dodaje: „Choroba ta rozwija się częściowo przez uporczywy stan zapalny, który hamuje regenerację tkanek i przyspiesza degradację stawów. Ciągłe ultradźwięki o niskim natężeniu oferują nieinwazyjny i wolny od leków sposób na regulację zachowania komórek odpornościowych”.
Praca była finansowana przez Narodowe Instytuty Zdrowia za pośrednictwem Narodowego Instytutu Zapalenia Stawów oraz Chorób Mięśniowo-Szkieletowych i Skóry (NIAMS) w ramach grantu R01.
Mimo że badania pozostają na etapie laboratoryjnym, już teraz wskazują na ogromny potencjał tej metody. Kolejne etapy obejmują testowanie wyników na modelach zwierzęcych we wczesnych stadiach pourazowej choroby zwyrodnieniowej oraz badanie wpływu modulacji ultradźwiękowej na długoterminową regenerację tkanek po urazach stawów. Uzyskane dane sugerują, że technologia ta może w przyszłości uzupełnić metody terapeutyczne nastawione na spowolnienie postępu artretyzmu i poprawę rekonwalescencji po urazach.
