При переломах костей и значительной потере тканей, например, после автомобильной аварии или боевой травмы, современные методы лечения не всегда приводят к эффективному заживлению. Однако, согласно исследованию, проведенному совместно с учеными из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете и опубликованному в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , некоторые стволовые клетки из скелетных мышц могут ускорить восстановление, производя все типы клеток, необходимые для заживления костей.

«Такой подход учитывает полученные нами уроки и дает организму необходимый импульс для естественного самоисцеления гораздо более эффективным и действенным способом», — говорит старший автор Лин Цинь, доктор философии, профессор ортопедической хирургии.

Доказательства трансформации мышечных клеток в костные
На мышиных моделях исследователи показали, что Prg4+ — тип стволовых клеток, образующихся в мышцах, поддерживающих скелет, — играет решающую роль в восстановлении костей, поскольку эти клетки способны трансформироваться из мышечных в костные. В дальнейшем исследователи полагают, что смогут стимулировать активность Prg4+-клеток в организме пациента с помощью факторов роста или низкомолекулярных препаратов, а также вводить активированную форму этих клеток непосредственно в место перелома для ускорения заживления кости.

Широко распространено мнение, что переломы костей восстанавливаются преимущественно стволовыми клетками надкостницы – мембраны, покрывающей все кости. Однако такое восстановление происходит не всегда, особенно в случаях «открытых переломов», когда сломанная кость повреждает кожный покров и часто сопровождается значительной потерей мягких тканей. Причины этого до конца не ясны.

Цинь, ее соавтор Джаймо Ан, доктор философии, профессор ортопедии в Университете Эмори и бывший исследователь из Медицинского центра Пенсильвании, и их коллеги обнаружили, что Prg4+ является типом фиброадипогенных клеток-предшественников (FAP), известного типа стволовых клеток, возникающих в скелетных мышцах .

Исследовательская группа увидела, что Prg4+ действует так же, как реставрационная компания после наводнения или пожара в здании: она спешит на место повреждения и приступает к ремонтным работам, которые возвращают строению целостность.

Prg4+ быстро реагировал на травмы скелета, сначала мигрируя к месту перелома из скелетных мышц. После этого Prg4+, как было отмечено, продуцировал все типы клеток, необходимых для восстановления кости — хондроциты, остеобласты и остеоциты — между костной мозолью (временной структурой, формирующейся на кости для управления заживлением) и скелетными мышцами.

Позднее, в заживших костях, исследователи увидели, что клетки, произошедшие от исходных клеток Prg4+, полностью превратились в костные клетки, которые затем были готовы к восстановлению будущих возможных переломов, давая начало стволовым клеткам надкостницы. Это впервые показало, что стволовые клетки могут трансформироваться из мышечных в костные.

Чтобы еще раз доказать важность Prg4+, исследователи намеренно разрушили клетки Prg4+, что значительно замедлило процессы заживления и восстановления.

Возможность простых или катастрофических травм
В настоящее время большинство методов лечения переломов направлены на заживление самой костной ткани. Однако Цинь, Ан и их коллеги показали, что особое внимание к мышцам, прилегающим к костям, играет важную роль в заживлении травм.

Хотя их исследования обещают эффективность в случае таких катастрофических травм, как открытые переломы, эти результаты также могут сыграть важную роль в случае более обычных травм.

«Это может оказать реальное влияние на области, где мышцы развиты не так хорошо, например, на колено и голеностоп», — пояснил Ан. «Также потенциально существует значительное влияние на пожилых людей, у которых мышечная масса естественным образом уменьшается, и заживление не происходит так, как раньше».

По словам Циня, будущие исследования будут основываться на текущих результатах и глубже изучать восстановительные способности других фиброадипогенных стволовых клеток-предшественников (FAP).