Categorieën
Level 4

Wond en wetenschap

Dit eenvoudige overzicht van belangrijke reviews uit Cell magazine, geeft aan wat zij de belangrijke onderwerpen in de “life sciences” vinden. Het is aardig om deze indeling eens te gebruiken als een soort landkaart voor de wetenschap van de wondbehandeling.  Het verbinden van wond-wetenschap met deze, blijkbaar, belangrijke wetenschappelijke gebieden is een aardige oefening.

Landmark cell reviews

Laten we per gebied eens kijken of er een relatie met wonden, het ontstaan of genezen daarvan is.

Veroudering (Aging); het toekomstig zwaartepunt in de wetenschap van wonden zal liggen in de veroudering. Iedereen kan zien dat de meeste “wondeigenaren” wat ouder zijn. Helaas is de precieze relatie tussen leeftijd en regeneratiesnelheid onduidelijk. Toch zal onderzoek naar de verouderende mens een sterke relatie met vertraagde wondgenezing opleveren. Zo zal bijvoorbeeld het, ook in Nederland uitgevoerde, onderzoek naar “inflammaging”  en de bijbehorende wiskundige modellen gaan in de toekomst veel  informatie voor wondwetenschap opleveren.

Kanker (Cancer); hoewel wetenschappelijk niet direct relevant, is kanker, als we het beschouwen als een uit de hand gelopen regeneratie misschien toch relevant. Al was het maar om de hoeveelheid tijd en geld die wordt gestoken in hetonderzoek. Juist in kankeronderzoek kunnen we veel leren van de processen die een rol spelen in weefsel regeneratie en neoangiogenese. (overigens is het duidelijk aan het worden dat het hebben van een wond een behoorlijke risicofactor is.)

Celbiologie (Cell biology); onderzoekt hoe iedere cel en groepen van cellen functioneren.  Hoewel de hoofrolspelers in de genezende wond bekend zijn, weten we niet hoe ze reageren in een complexe situatie of in een stressrijke omgeving. Hier moeten we de stap van  wondgenezing in een gezond jong proefdier naar een kwetsbare oudere maken. Die stap is vooralsnog nog te groot zoals blijkt uit de vele meta-analyses.

Immunologie (Immunology); hoewel ons immuunsysteem evolutionair gezien jonger is dan ons weefselherstel systeem speelt het desalniettemin een belangrijke rol in de wondgenezing.  In de genezende wond zorg het immuunsysteem niet alleen voor het verwijderen van bacteriën, maar heeft het een complexe regulerende rol. Helaas is het immuunsysteem niet onfeilbaar en kan het zowel een oorzaak als een symptoom zijn van een niet genezende wond zijn.

Neurowetenschappen (Neuroscience); behalve door het waarnemen van ischemie en de waarschuwende functie van pijn vraag ik me af welke rol het neurale stelsel heeft bij de genezing van wonden. Desalniettemin weet ik zeker dat ook net neurale systeem een belangrijke rol speelt in de regulatie van wondgenezing. (zie Goethe)

Niet-coderend RNA (Noncoding RNA’s); deze tak van sport is nu niet relevant voor wondgenezing. Niet omdat het niet belangrijk is,  maar omdat we deze rol pas over ongeveer 5 jaar gaan ontdekken.

Metabolisme (Metabolism) is als het ware de tegenhanger van de anatomie en beschrijft de processen van wondgenezing. Metabolisme is het sturend mechanisme van de wondgenezing. Ieder fysiologisch of anatomisch probleem zal uiteindelijk van invloed zijn op het celmetabolisme wat leidt tot een wijziging in functie, proliferatie en/of apoptose.

Transcriptie en epigenetica (Transcription and epigenetics); De genetica van wond genezing wordt al sporadisch onderzocht, al was het maar door te kijken naar het verband tussen telomeer lengte en wond incidentie bij diabeten. Hoe de genen worden afgelezen in diverse omstandigheden blijft nog gissen. Ook kijk ik uit naar de eerste artikelen die beschrijven hoe de DNA-methylering de stofwisseling in chronische wonden beïnvloedt.

Signalen (Signaling); het onderzoek naar groeifactoren en andere signalen die verband houden met het reguleren van weefsel(re)generatie zal nog wel even voortduren. Vooral de wijzigende rol van kleine moleculen in de diverse stadia van wondgenezing zal voor verassingen zorgen.

Stamcellen (Stem cells); wondgenezing en regeneratie is gebaseerd op het vormen van nieuw weefsel. Dit kan gebeuren door eenvoudige deling van epidermale cellen, door het prolifereren van cel soorten of door het aanvoeren van nieuwe (stam) cellen in het wondbed.

Ontwikkelingsbiologie (Development); dit veld zal, samen met stamcelonderzoek duidelijk maken waarom en hoe iedere specifieke cel en funtie op de juiste plaats in het nieuwe weefsel terecht komt. Deze kennis zal ons ook leren hoe en waar dit proces ontspoort bij een verstoorde wondgenezing.

Microbiologie (Microbiology); de rol van microorganismen in het lichaam wordt met de dag duidelijker maar ook ingewikkelder.  En ze zijn niet allemaal slecht. Wat we leren over de bewoners van onze ingewanden zal op de wonden toegepast moeten worden. Misschien leren we ooit wel dat de snelheid van wondgenezing voor een groot deel afhankelijk is van wat er in die wond leeft.  En dan blijft de vraag bestaan of die bacterien nu een oorzaak of een gevolg zijn van een vertraagde genezing, en hoe weet je wat wat is. In ieder geval zal Armand aanstaande vrijdag duidelijk maken dat het nemen van swabs geen toegevoegde waarde heeft.

 

Nu alle blokjes besproken zijn is het natuurlijk verleidelijk om na te gaan hoe een “blokkendoos” voor wond wetenschap eruit zou kunnen zien.

We kunnen nadenken over de volgende blokjes
Anatomie en fysiologie; medische klassiekers die nog steeds te vaak over het hoofd worden gezien in de wondgenezing. (Angiosoom!) Een onderbelicht gedeelte van de fysiologie is de medicamenteuze behandeling van wonden, al was het maar het verbeteren van de epitheelfunctie in haarvaten. (vraag maar na bij de plaatselijke cardioloog)

Systems biology; daar is geen goede Nederlandse term voor, deze integrale benadering van de levende natuur gaat door haar “wetenschappelijk slagkracht” veel opleveren, de huidige stand van de wetenschap en interesse in het vakgebied staat ons voorlopig niet toe dit in te zetten voor de wondgenezing.

Genetica; rechttoe rechtaan genetisch onderzoek heeft de wond wetenschap nog veel te bieden. Al was het maar om de genetische fatoren achter het ulcus cruris op te helderen. Het is onderzoek wat al jaren geleden uitgevoerd had moeten zijn.

Wiskundige modellen; als de hoeveelheid  informatie die per keer onderzocht kan worden exponentieel toeneemt. Bijvoorbeeld door de inzet van genomics, proteomics, metabolomics en lipidomics ontsluiten zich enorme onderzoeksgebieden in zowel kwalitatieve als kwantitatieve zin. Deze informatie is alleen nog te behappen met wiskundige modellen uit het netwerk onderzoek. Als men zich realiseert dat een wond niet alleen een fysiek contact tussen verschillende weefsels is maar ook op (abstract) netwerkniveau een verbinding is kunnen we een grote sprong maken.

Al met al een leuke vingeroefening om wond wetenschap te verbinden met “mainstream”  wetenschap. Hopelijk valt ook op dat we volledig voorbij gaan aan de oorzaak van de wond. 

Het goede nieuws is dat de wetenschap van wondgenezing nog volop kan profiteren van de vooruitgang op andere gebieden. Het slechte nieuws is dat dat bijna niet gebeurt.

Laten we eindigen met een citaat:

In der lebendigen Natur geschieht nichts, was nicht in einer Verbindung mit dem Ganzen stehe, und wenn uns  die Erfahrungen nur isoliert erscheinen, wenn wir die Versuchen nur als isolierte Fakta anzusehen haben, so wird dadurch nicht gesagt, daß sie isoliert sein, es ist nur die Frage: wie finden wir die Verbindung dieser Phänomene, dieser Begebenheiten?

Johann Wolfgang von Goethe

(Zeer vrij vertaald” alle levende zaken zijn verbonden, als je het verband niet ziet moet je nog even verder zoeken.)

#proudtobeabiologist

Categorieën
Level 2

Alles wat je altijd al wilde weten over biofilms maar niet …..

De vraag: “zit er een biofilm in deze wond?” onthult dat wondbehandelaars nog niet veel van biofilms afweten.

Alleen al het stellen van deze eenvoudige vraag maakt duidelijk dat er een kennis probleem is.

Er bestaat niet zoiets als een biofilm. Hier zijn 2 gedachten die dat kunnen verhelderen:

  1. De meeste microben zijn in staat om biofilms te produceren
  2. Als een biofilm de kans op overleving vergroot zullen zij er een maken, als het dat niet doet zullen zij geen biofilm maken.

Dit houdt in dat iedere denkbare combinatie van soorten microbe en de aantallen van iedere soort een invloed hebben op de biofilm.

Dit houdt op haar beurt weer in dat geen twee biofilms hetzelfde zijn, dat geen biofilm hetzelfde blijft of dat er maar één biofilm in de wond aanwezig is. Er zullen biofilms in het weefsel aanwezig zijn en biofilms die op het wondbed liggen. De hele combinatie van microben en biofilms is misschien beter te vergelijken met een stad dan met een kas. En hoe het er uiteindelijk uitziet zal meer afhangen van de grootte van de stad en de samenstelling van haar inwoners.

Gelukkig hebben ook biofilms zich te houden aan de wetten van de natuur en aan een aantal wiskundige regels, daarom is het aantal klinisch relevante biofilms waarschijnlijk niet oneindig.

Het is ook niet logisch om alle biofilms als slecht te bestempelen. Zoals we weten zijn 9 van de 10 cellen in je lichaam niet echt van jou. Zo zitten er ook biofilms in je ingewanden die noodzakelijk zijn voor het goed functioneren van je lichaam. Ze zijn zelfs zo belangrijk dat moeder natuur de appendix heeft ontworpen als een speciaal reservoir voor het  het geval er iets fout gaat.

Een biofilm heeft in de wond mogelijk een functie als extracellulaire matrix. Dus mogelijk zijn niet alle biofilms slecht.

Dus is het uiteindelijk niet de vraag of er een biofilm in de wond aanwezig is. De juiste vraag is of er een (goed of slecht) klinisch relevant microbioom in de wond is.

Voor meer informatie heeft Elisabeth Bik een leuke blog over biofilms en het microbioom. Hier kun je bijvoorbeeld dit leuke voorbeeld van biofilm dynamiek vinden.

https://npjbiofilmscommunity.nature.com/users/6679-elisabeth-m-bik/posts/3967-the-biofilm-hunger-games

Categorieën
Level 2

Everything you always wanted to know about biofilms but …

The question: “Is there a biofilm in the wound?” reveals it is still hard to understand biofilms for wound care professionals.

To ask this simple question is uncovering a knowledge gap.

There is no such thing as A biofilm. Her are two thoughts which may enlighten you.

  1. most microbes are able to produce biofilms.
  2. If a biofilm will increase their chance of survival they will produce one, if it does not they will not.

This immediately implies that every imaginable combination of species and numbers of each species will have an influence on the biofilm.

This also implies no two biofilms are the same, stay the same or that there is only one biofilm in the wound. There will be deep tissue biofilms and superficial biofilms. The whole combination of microbes and biofilms may be more comparable to a city than a glass house. Its appearance will depend on the size of the city and the number of different inhabitants and their needs.

Luckily even biofilms will have to follow some natural or mathematical rules and therefore the number of clinical relevant biofilms may be not infinite.

Not all biofilms are bad either. As we know, every nine out of ten cells in your body are not really you. There are biofilms in the intestine which are essential for a proper functioning body. They are so important the appendix functions as a special reservoir for spare biofilms in the case something goes wrong.

In the wound it is very well imaginable that a biofilm has a ECM like function. So presumably not all biofilms are bad.

So in the end, the question is not if there is a biofilm in the wound, the question is if there is a (good or bad) clinical relevant microbiome in the wound.

For more information: Elisabeth Bik has a nice blog on biofilms and the microbiome. Here you may find this nice example of biofilm dynamics.

https://npjbiofilmscommunity.nature.com/users/6679-elisabeth-m-bik/posts/3967-the-biofilm-hunger-games

 

Categorieën
Level 2

Diagnosis of wound infections

 

Brilliant lecture by Benjamin Lipsky on diagnosis of wound infections. It appears we have no tools (yet) to really analyse what is going on in the wound. This means we also do not understand exactly what the role of each bacterium is in wound healing.
This lecture rightfully  increases your uncertainty towards wound infections.

My concluson is that anyone who appears confident while making a comment on wound infection should be treated with care 🙂

Categorieën
Level 2 Level 4

Microbioom; herder en kudde

Veel bacteriën in de wond kennen wij nog niet. Daarom noemen we deze het in het onderstaande artikel donkere materie. We weten dat er is maar we kunnen het niet zien. Het complete levende systeem in een wondbed heet de microbioom en kan worden vergeleken met een stad in haar diversiteit en complexiteit. We beginnen nu voorzichtig te begrijpen wat dit betekent voor wondgenezing. In een gezonde persoon kan de microbioom best een onderdeel zijn van het normale genezingsproces terwijl het in een complexe wond een hele andere rol speelt.

Een reden om in deze donkere materie te gaan kijken is natuurlijk gewoon nieuwsgierigheid. Een andere reden kan zijn om nieuwe bacteriën en nieuwe manieren waarop microben en menselijke cellen samenleven in de wond te ontdekken. De laatste en meer intrigerende reden is dat bijvoorbeeld S. aureus en P. aeruginosa niet de directe boosdoeners zijn maar gewoon kuddedieren terwijl een andere bacterie de rol van herder heeft. Dit kennen we uit de mond heelkunde waar bekend is dat de lage concentratie voorkomende P. gingivalis als een soort schaapherder het hele microbioom van de wond controleert. Meta genoom onderzoek kan ons nieuwe inzichten bieden, bijvoorbeeld om uit te maken wie de herder en wie de kudde is. Maar het zal veel brengen om het onderscheid kunnen maken tussen schadelijke microben en de microbe die juist een gunstige invloed hebben op de wondgenezing.

Uiteindelijk zal dit onderzoek ons kunnen helpen om te beslissen wanneer en hoe we de microbioom willen aanpakken en wanneer het zinvol is om juist een meer probiotische benadering te kiezen.

 


  1. http://www.nature.com/news/mining-the-microbial-dark-matter-1.17774
  2. Hajishengallis, G. Lamont, R. J. Breaking bad: Manipulation of the host response by Porphyromonas gingivalis.  Eur. J. Immunol. 44.2.1521-4141  http://dx.doi.org/10.1002/eji.201344202
  3. http://www.nature.com/nrmicro/posters/metagenomics/posters.pdf
  4. https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Pseudomonas_aeruginosa_infection
  5. http://www.nature.com/nrmicro/posters/pseudomonas/posters.pdf
Categorieën
Level 2 Level 4

Microbiome; the shepherd and the flock

Many bacteria in the wound are unknown to us. This is why they call it dark matter in the article below. We know it is there but cannot see it. The entire system in a wound bed is called the microbiome, it may be compared to a city in its diversity and complexity. We are now beginning to understand what this means to wound healing. In a healthy subject, the microbiome may well be part of the normal wound healing process whereas in a compromised wound it may have a very different role.

One reason for looking into this is pure curiosity. Another may be to discover new bacteria and new ways bacteria and human cells live together in the wound. The last and more intriguing reason is S aureus and P. aeruginosa may be just the flock while we still have to find the shepherd. Like P. gingivalis is a shepherd in gingivitis. In the article of Hajishengallis it is described that a les abundant microbe is actually controlling the mouth microbiome like a shepherd controls a flock. Metagenomic research may bring us something, if only if S.aureus and P.aeruginosa are flock or shepherd. Hopefully, it will unravel the systems in the wound which may be more important that the individual cells. (meaning the system describes roles to be fulfilled and which organism actually fulfills it is less important.) Anyway, let us hope we are abele to discern between detrimental microbes and microbes which have a more positive role in wound healing.

In the end, this type of research will allow us to decide when and how to remove the microbiome or when it makes sense to take a more probiotic approach.


  1. http://www.nature.com/news/mining-the-microbial-dark-matter-1.17774
  2. Hajishengallis, G. Lamont, R. J. Breaking bad: Manipulation of the host response by Porphyromonas gingivalis.  Eur. J. Immunol. 44.2.1521-4141  http://dx.doi.org/10.1002/eji.201344202
  3. http://www.nature.com/nrmicro/posters/metagenomics/posters.pdf
  4. https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Pseudomonas_aeruginosa_infection
  5. http://www.nature.com/nrmicro/posters/pseudomonas/posters.pdf
Categorieën
Level 1

Gut biofilms could spur cancer

Microbiome remains an interesting issue:

Some articles make you think about wound care and what is happening in the wound, This is one

Chemicals secreted by gut bacteria are linked to human colon cancers.
Metabolites called polyamines are made by gut bacteria to help them to form sticky aggregates called biofilms, and are used by human cells to regulate proliferation. Cynthia Sears at Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, Gary Siuzdak at the Scripps Research Institute in La Jolla, California, and their colleagues compared tissue samples from human colon cancers to those from healthy people, both with and without biofilms.

They found that cancer tissue with biofilms had 62 times more of the polyamine metabolite N1,N12- diacetylspermine than did healthy tissue with biofilms. Yet in samples that were biofilm-free, the cancer tissue contained only around 7 times more polyamine than the healthy sample.  Antibiotic treatment reduced levels of this metabolite, suggesting that it comes from bacteria. Therapies that target polyamine formation and biofilms could be a way to treat colon cancer, the authors note. Cell Metab. http://doi.org/4jz (2015)