Исследователи из Медицинской школы Университета Пенсильвании и Университета Коннектикута определили источник незрелых клеток, которые стимулируют рост неправильно расположенных костей. Неожиданно оказалось, что основное хранилище костеобразующих клеток происходит из кровеносных сосудов глубоко внутри скелетных мышц и других соединительных тканей, а не из самих мышечных стволовых клеток. Работа также показывает, что клетки, важные в воспалительной реакции на повреждение, запускают скелет-стимулирующие белки для преобразования мышечной ткани в костную ткань.
Понимание этого процесса имеет важное значение для понимания формирования костей не только при ФОП, редком заболевании, при котором мышечные клетки пациентов буквально превращаются в кости, но также и при многих распространенных нарушениях роста костей с неправильным положением, таких как травмы головы, спортивные травмы. и травмы спинного мозга. Результаты были опубликованы на этой неделе в Journal of Bone & Совместная хирургия.
"Мы всегда знали, что гетеротопный или неуместный рост костей обеспечивается богатой сосудистой сетью, но мы никогда не подозревали, что клетки кровеносных сосудов, вызванные клетками иммунной системы, могут претерпеть метаморфоз, который становится вторым скелетом," говорит старший автор Фредерик С. Каплан, М.D., Исаак & Роуз Нассау, профессор ортопедической молекулярной медицины. "Когда эти компоненты взаимодействуют патологически, как при редком заболевании ФОП, происходят разрушительные результаты. Мы хотим исправить это."
Исследователи использовали генно-инженерных мышей с помеченными незрелыми клетками или клетками-предшественниками, чтобы отследить конкретные клеточные линии в процессе образования ренегатной кости, которое индуцируется стимулирующими скелет молекулами, называемыми костными морфогенетическими белками (BMP). Исследование имеет важное значение для понимания редкого генетического заболевания, фибродисплазии оссифицирующей прогрессивной (FOP), состояния, изученного авторами, которые заботятся о большинстве из 700 пациентов в мире с этим заболеванием.
При ФОП тело образует второй скелет в результате преобразования нормальной мышечной ткани в нормальную кость. Это изменение вызвано мутантным геном, который кодирует рецептор или переключатель BMP, и было обнаружено учеными из Пенсильвании в апреле 2006 года. В 2007 году группа Пенна определила основную роль воспаления в метаморфозе, указав, что иммунная система является важным триггером аберрантного процесса формирования кости.
Текущее исследование связывает воспалительную реакцию с травмой с реагирующими клетками кровеносных сосудов, которые частично организуют переключение с мышцы на кость. Взаимодействие клеток кровеносных сосудов с иммунными клетками, по-видимому, запускает формирование костей, когда переключатель BMP поврежден или сверхактивен. Хотя клетки, идентифицированные в этом исследовании из облицовки кровеносных сосудов, вносят основной вклад в аберрантный рост костей, исследователи говорят, что они составляют только половину клеток, важных в этом процессе, предполагая, что другие критические пулы клеток еще предстоит идентифицировать.
"BMP регулируют множество важных физиологических процессов," комментарии соавтор-корреспондент Дэвид Дж. Голдхэмер, доктор философии.D., Доцент Центра регенеративной биологии Университета Коннектикута. "По этой причине разработка методов лечения неуместного роста костей, специально нацеленных на вызывающие нарушение популяции клеток-предшественников, имеет первостепенное значение для минимизации побочных эффектов. Идентификация клеток-предшественников, непосредственно участвующих в формировании гетеротопической кости, является важным первым шагом к этой цели."
Определяя взаимодействие ключевых клеточных и молекулярных элементов в преобразовании мышцы в кость, исследование указывает путь к разработке более эффективных методов лечения нежелательного гетеротопного образования кости, а также для создания новой кости там, где это крайне необходимо, например, при врожденных пороках. пороки развития, переломы, сращения позвоночника и потеря костной массы из-за опухолей.
Источник: Медицинский факультет Пенсильванского университета