Недавно идентифицированные капилляры типа R, имеющие решающее значение для ремоделирования и старения костей
На протяжении всей нашей жизни наши кости постоянно перестраиваются, чтобы поддерживать прочность, восстанавливать травмы и адаптироваться к новым нагрузкам. Динамика костей зависит от двух связанных типов клеток: остеобластов, которые отвечают за формирование костей, и остеокластов, которые отвечают за резорбцию костей. До сих пор не было понятно, как эти клетки функционируют в микросреде костей с низким содержанием кислорода.
Исследователи из Института молекулярной биомедицины Общества Макса Планка совершили прорыв, открыв новый тип капилляров, участвующих в ремоделировании костей: капилляры типа R. Это особая, физиологически важная группа кровеносных сосудов, которые необходимы для поддержания здоровья костей в течение всей взрослой жизни и особенно в процессе старения.
Статья опубликована в журнале Nature Cell Biology .
Ранее Ральф Адамс и его коллеги из Института молекулярной биомедицины Общества Макса Планка обнаружили в длинных костях так называемые капилляры типа H и типа L. Капилляры типа H встречаются исключительно в пластинке роста кости, тогда как капилляры типа L встречаются во внутренней части кости.
Теперь исследователи из команды Ральфа Адамса выявили еще одного важнейшего игрока в скелетной системе мыши: капилляры типа R, которые играют важную роль в ремоделировании костей — не только во взрослом возрасте, но и в процессе старения.
Вишал Моханакришнан, аспирант и первый автор текущего исследования, объясняет особые свойства недавно открытого типа капилляров: «Капилляры типа R — это уникальные сосудистые структуры, которые появляются во взрослом возрасте и располагаются в трабекулярной кости, губчатой кости в длинных костях, которая составляет большую часть костного матрикса».
Капилляры типа R нельзя рассматривать как пассивные каналы для тока крови: «Капилляры типа R взаимодействуют с двумя основными типами клеток кости: остеобластами, которые синтезируют кость, и остеокластами, которые отвечают за резорбцию кости , чтобы инициировать нормальное ремоделирование кости», — продолжает Моханакришнан.
Исследователи показали, что эти капилляры типа R способствуют оксигенации гипоксических областей, необходимой для выживания и функционирования остеобластов и остеокластов. «Таким образом, капилляры типа R играют решающую роль в поддержании баланса между формированием и резорбцией костей », — говорит Моханакришнан.
Таким образом, исследователи обнаружили, что эти капилляры являются третьим уникальным и важным участником процесса ремоделирования костей, наряду с остеобластами и остеокластами, которые были идентифицированы с помощью иммуноокрашивания на специально подготовленных срезах костей.
Габриэле Биксель, соавтор и эксперт по визуализации костей с помощью многофотонной микроскопии в исследовательской группе Ральфа Адамса, добавляет: «Мы внедрили SHG-визуализацию, которая позволяет получать изображения фибриллярного коллагена в различных тканях с высоким разрешением. Преимущество SHG-визуализации в том, что она не требует дополнительной маркировки».
«Объединив сигнал SHG, присущий волокнам коллагена кости, с иммуноокрашиванием для различных типов клеток, мы смогли выявить тесную пространственную связь сосудов типа R с ремоделируемой трабекулярной костью».
В текущем исследовании ученые также показали, что капилляры типа R продолжают поддерживать ремоделирование костей на протяжении всей жизни и их количество уменьшается вблизи трабекулярной кости .
«Эти сокращения могут коррелировать с потерей костной массы, которая происходит в стареющей кости», — говорит Моханакришнан. Удивительно, но компактная кость, которая образует внешний стержень костей скелета, демонстрирует поразительные изменения в истончении и развитии кортикальной пористости, что влияет на общую целостность кости и увеличивает подверженность переломам.
«Мы показали, что в кортикальной кости стареющей мыши создаются новые капилляры типа R, которые фактически поддерживают процесс ремоделирования», — говорит Моханакришнан. Он также считает эти результаты важными для будущего. «Терапевтические стратегии могут быть направлены на здоровье костных сосудов и обеспечивать целостный подход к борьбе с ухудшением здоровья костей при старении и остеопорозе».
Ральф Адамс, директор Института молекулярной биомедицины Общества Макса Планка и соавтор исследования, поясняет: «Мы очень заинтересованы в понимании специализированных функций различных типов эндотелиальных клеток сосудов в костях. Наше недавнее открытие подчеркивает важность специализированных кровеносных сосудов в костях для поддержки процесса ремоделирования костей у взрослых и стареющих людей».
Понимание формирования и поддержания сосудов типа R в развивающейся и стареющей кости имеет решающее значение для поддержания здоровой и стабильной кости. Важно понять роль этих специализированных сосудов в процессе заживления кости после перелома или при остеопорозе, чтобы разработать улучшенные стратегии регенерации кости или сохранения кости.