Новое исследование под руководством ученых из Медицинского колледжа Бейлора (Baylor College of Medicine) раскрывает новый механизм, который способствует поддержанию и восстановлению кости у взрослых и открывает возможность разработки терапевтических стратегий для улучшения сращения костей. Исследование опубликовано в журнале Cell Stem Cell.
Актуальность проблемы
«Восстановление костной ткани у взрослых зависит от активации костных стволовых клеток, которые до сих пор плохо охарактеризованы», — комментирует автор исследования Донгсу Парк (Dongsu Park). «Костные стволовые клетки были обнаружены как в костном мозге внутри кости, так и в надкостнице — наружном слое ткани, которая обволакивает кость. Предыдущие исследования показали, что эти две популяции стволовых клеток, хотя и имеют много общих характеристик, также имеют уникальные функции и специфические регулирующие механизмы».
Периостальные стволовые клетки являются наименее изученными. Известно, что они включают гетерогенную популяцию клеток, которые могут способствовать формированию и восстановлению переломов, но ученые не смогли различить различные подтипы костных стволовых клеток, чтобы изучить их функции.
Материалы и методы исследования
В текущем исследовании ученые разработали метод идентификации различных субпопуляций периостальных стволовых клеток, определения их вклада в восстановление переломов костей и специфических факторов, которые регулируют миграцию и пролиферацию стволовых клеток в физиологических условиях. Эксперименты были поставлены на моделях мышей.
Результаты научного исследования
Исследователи обнаружили специфические маркеры для периостальных стволовых клеток на мышиной модели. Маркеры идентифицировали различную подгруппу стволовых клеток, которая способствует пожизненной регенерации костной ткани у взрослых.
«Мы также обнаружили, что периостальные стволовые клетки реагируют на механическое повреждение, участвуя в восстановлении кости», — резюмирует Пак. «Эти клетки играли важную роль при сращении переломов костей у взрослых мышей, и, что интересно, вклад периостальных клеток в регенерацию кости выше, чем у стволовых клеток костного мозга».
Кроме того, исследователи обнаружили, что периостальные стволовые клетки также реагируют на воспалительные молекулы, называемые хемокинами, которые обычно образуются при повреждении кости. У периостальных стволовых клеток есть рецепторы — молекулы на их клеточной поверхности, которые связываются с геном CCL5, и посылают сигнал клеткам, чтобы мигрировать к поврежденной кости и восстанавливать ее. Удаление гена CCL5 у мышиной модели привело к заметным дефектам восстановления костей или задержке восстановления.
Полученные данные свидетельствуют о потенциальных терапевтических применениях. Например, у людей с диабетом или остеопорозом, у которых сращение костей происходит медленно и может привести к другим осложнениям, связанным с ограниченной подвижностью, ускорение заживления костей может сократить пребывание в больнице и улучшить прогноз.
Авторы другого исследования установили, что питание оказывает большее влияние на прочность кости, чем спорт.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
