Conservazione dell'energia e l'enigma del tasso di guarigione del corpo

La guarigione delle ferite è un fenomeno estremamente complesso a cui tutte le creature dedicano risorse significative. Quindi la domanda su come la guarigione delle ferite può essere resa il più rapida ed efficiente possibile è chiaramente importante.

Uno degli enigmi fondamentali è il motivo per cui la guarigione delle ferite procede così lentamente quando le cellule da sole crescono molto rapidamente. Ad esempio, le cellule dei fibroblasti, che svolgono un ruolo importante nella guarigione delle ferite, possono raddoppiare di numero in appena 10 ore se coltivate in un petridish in condizioni ideali. Questo è chiaramente molto più veloce della guarigione delle ferite nel corpo; perchè la differenza?

Oggi, Peter Apell della Chalmers University of Technology in Svezia e un paio di amici affermano di aver trovato una risposta utilizzando un approccio piuttosto non convenzionale. Questi ragazzi studiano la guarigione delle ferite dal punto di vista del risparmio energetico. Si chiedono quali restrizioni di base le leggi della fisica pongano sulla guarigione delle ferite e che tipo di intuizioni ciò fornisca in un processo altrimenti estremamente complesso.

Iniziano creando un modello matematico dell'energia utilizzata dal metabolismo nell'elaborazione del materiale necessario per riempire la cavità della ferita. Questo può essere diviso in tre parti: l'energia necessaria al sistema immunitario per combattere l'infezione, l'energia necessaria per mantenere il tessuto cellulare esistente e infine l'energia necessaria per far crescere nuovo tessuto, che dipende dal rapporto tra grasso e proteine.

Questa terza frazione è il fattore cruciale. Apell e colleghi calcolano che la crescita di nuove cellule richiede, in media, circa 20 kiloJoule per grammo di nuovo tessuto cresciuto. Ciò significa in termini fisici che le ferite agiscono come sostanziali assorbimenti di energia, dicono.

Ma la quantità di energia disponibile è limitata dal budget energetico totale del corpo che non può essere superato o addirittura sfruttato troppo pesantemente.

Appel continua a calcolare quanta energia ci vuole per spostare le risorse necessarie nella cavità della ferita e la confronta con l'energia richiesta per far funzionare il metabolismo nel suo insieme, che è caratteristico della creatura stessa.

Tenendo conto di tutto ciò, il loro modello prevede un tempo di guarigione della ferita di circa 10 giorni. Questo è decisamente in linea con i tempi di guarigione misurati, dicono.

Usano il modello per fare una serie di altre previsioni su fattori come il tasso di chiusura della ferita e così via. Quindi testano le loro previsioni su modelli di ratto di guarigione delle ferite e dicono che si adattano bene.

Il risultato è una visione interessante di un processo biologico estremamente complesso. Incredibile cosa possono fare a volte le leggi della fisica!

Rif: arxiv.org/abs/1212.3778 : Fisica della guarigione delle ferite I: Considerazioni sull'energia

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