A cukorbetegségben szenvedő egerek csonttörése jobban gyógyul a csontváz őssejtjeinek aktivitását serkentő fehérje jelenlétében - derült ki egy tanulmányból, amelyet a kaliforniai Palo Alto-i Stanford Egyetem Orvostudományi Karának kutatói készítettek. hét a „Tudományos Translational Medicine” szakon.

csonttörés

A fehérje ellensúlyozza az őssejtaktivitás csökkenését, amelyet a kutatók megfigyeltek mind a cukorbetegség egérmodelljeiben, mind pedig a cukorbeteg betegek csontmintáiban, akiken ízületpótlások történtek. A szerzők remélik, hogy a felfedezés olyan módszerekhez vezet, amelyek segítenek a cukorbetegeknél a csonttörés hatékonyabb gyógyításában.

"Felfedeztük annak okát, hogy egyes cukorbeteg betegek miért nem gyógyulnak meg jól a csonttöréstől, és találtunk egy olyan megoldást, amelyet helyileg lehet alkalmazni a műtét során a repedés kijavítására" - mondja a Stanford őssejtbiológiai intézet igazgatója. Regeneratív orvoslás, Michael Longaker. "A cukorbetegség világszerte tombol, és az érintettek törésgyógyító képességének bármilyen javulása rendkívül pozitív hatással lehet életminőségükre" - teszi hozzá.

Longaker, a plasztikai és rekonstruktív műtét professzora, valamint társszerzők, Charles Chan, az őssejt-intézet kutatója és Ruth Tevlin, posztdoktori kutató korábbi munkájukra támaszkodnak, amelyben ők és Irving Weissman, a professzor laboratóriumában dolgozó kollégák fejlődési patológia és biológia szakirodalomban, azonosította és leírta az egerek csontjaiban lévő sejtpopulációt, amelyek csontváz őssejtként szolgálnak.

Ezek a felnőtt őssejtek a csontrendszer összes komponensévé válhatnak, beleértve a csontot, a porcot és a csontvelő stromának nevezett részét. Ezek a szakértők később kimutatták, hogy az egerekben a csonttörés gyógyulása súlyosan károsodik, ha ezek az őssejtek kimerültek.

"Azt akartuk alkalmazni, amit tudtunk a csontváz őssejtjeiről, a cukorbetegek rossz csontgyógyulásának problémájára" - mondja Chan.

A kutatók a 2-es típusú cukorbetegség egérmodelljét használták, amelyben a betegség akkor jelentkezik, amikor az állatok körülbelül négy hetesek. A betegség kialakulása előtt a prediabetikus egerek ugyanolyan hatékonyan tudták gyógyítani a lábcsont-töréseket, mint a vad típusú rágcsálók - látták a kutatók.

Ezzel szemben a betegség megnyilvánulása után a javított csont szignifikánsan gyengébb és kevésbé sűrű volt, mint a kontroll állatok csontja. Amikor a törés után hét nappal összehasonlították a gyógyító csontban az SSC-k számát, azt találták, hogy a cukorbeteg rágcsálóknál lényegesen alacsonyabb ezek a sejtek, mint a kontroll állatoknál.

Kísérletsorozat kizárta az őssejtek számának eme csökkenésének szisztémás okát, és megerősítette, hogy maguk a sejtek is teljesen működőképesek, csak egy lehetséges probléma maradhat a jelekkel, amelyeket a sejtek a környező környezetből vagy helyről kapnak. Amikor Tevlin és kollégái elemezték ezt a környezetet, azt látták, hogy a cukorbeteg állatok lényegesen alacsonyabb szintet hoztak létre a sündisznó nevű jelzőfehérje-családból, amelyekről ismert, hogy kritikus szerepet játszanak számos biológiai folyamatban, például az embrionális fejlődésben és a szövetek regenerálódásában.

A kutatók együttműködtek társszerzővel, Philip Beachy-vel, a biokémia és a fejlesztésbiológia professzorával, annak tesztelésére, hogy a sündisznó jelátviteli út mesterséges blokkolása károsíthatja-e a csontgyógyulást nem cukorbeteg egerekben. Ily módon azt találták, hogy az ezt az utat blokkoló molekulának kitett kontroll egerekben a helyreállított csontok gyengébbek és törékenyebbek voltak, mint a cukorbeteg állatokban.

"Tehát meg kellett vizsgálnunk, hogy a sündisznó jelzőfehérjék visszahelyezése a helyi környezetbe cukorbeteg állatokban helyreállította-e képességüket a törések gyógyítására" - magyarázza Longaker. A kutatók társszerzőkkel, Fan Yang-nal, a biomérnöki és ortopéd sebészeti adjunktussal, valamint Xinming Tong posztdoktori tudóssal közösen terveztek egy biológiailag barátságos hidrogélt, amelybe hedgehog jelző fehérjéket ágyaztak be, és a gélt közvetlenül a törés helyére vitték fel. "És ezek az állatok úgy gyógyultak, mint a normál egerek" - hangsúlyozza Longaker.

Végül a csapat felvette a kapcsolatot a társszerzővel, Stuart Goodmannal, az ortopéd sebészet professzorával, hogy csontmintákat nyerjen cukorbetegségben szenvedő betegektől, akik ízületpótlást szenvedtek osteoarthritisben. Összehasonlították a fontos fehérjék expresszióját a hedgehog jelátviteli útban ezekben a mintákban másokkal, amelyeket nem cukorbeteg betegek kaptak.

Általában ezt a szövetet a sebész elvetette, de ebben az esetben fontos nyomokat tartalmazott. "Amit ezekben az emberi mintákban láttunk, az tükrözte az egereken látottakat" - mondja Chan. A cukorbetegek csontjai jelentős csökkenést mutattak ezen fontos jelátviteli fehérjék expressziójában ".

Longaker, Chan és Tevlin úgy gondolja, hogy a sündisznó jelátviteli útjának gátlása a cukorbetegséggel összefüggő gyulladásból ered, amely magas szintű tumor nekrózis faktor-alfa (TNF-alfa) nevű molekulát okoz. A TNF-alfa szint köztudottan magas a cukorbetegeknél, és a kutatók a betegség egérmodelljeinek megfelelő növekedését figyelték meg.

Azt is megállapították, hogy ezek a megnövekedett TNF-alfa-szintek gátolják a sündisznócsalád néhány tagjának expresszióját. Azonban a TNF-alfa aktivitás közvetlen gátlása más súlyos következményekkel járhat egy állat vagy ember számára, mivel a TNF-alfa számos fontos biológiai szerepet játszik.

"Megvalósítható stratégiát dolgoztunk ki egy speciális szöveti patológia - a csonttörések hatékony gyógyításának képtelensége - visszafordítására egy összetett metabolikus betegségben, például cukorbetegségben, egy vegyület helyi alkalmazásával a felnőtt őssejtek aktivitásának serkentésére" - összegzi. Longaker.

Iratkozzon fel hírlevelünkre

Iratkozzon fel a levelezőlistára, és naprakész maradjon a cukorbetegséggel kapcsolatos összes hírről