Исследование на мышах показывает нервный путь передачи сигналов, необходимый для заживления переломов

By Александр Бойко No comments

Исследование на мышах показывает нервный путь передачи сигналов, критический для заживления переломов
                Микрокомпьютерные томографические изображения восстановления кости (стрелка) в месте перелома передней конечности мыши. Левое изображение от мыши, где нормальный рост нерва произошел до восстановления кости; правое изображение, демонстрирующее значительно сниженное восстановление кости, получено от мыши, у которой рост нерва был подавлен. Предоставлено: Seungyong Lee, Ph.D., Johns Hopkins Medicine.

Палочки и камни могут сломать кости, но для их заживления требуется производство белкового сигнала, который стимулирует образование, рост и распространение жизненно важных нервных клеток или нейронов по всему поврежденному участку. Это открытие недавнего исследования медицины Джона Хопкинса, в котором мышей использовали для демонстрации того, что, вероятно, имеет место и во время восстановления перелома человека.
                                                                                       

«Лучшее понимание того, как нервные клетки работают в костях, может стимулировать разработку нейрон-регенерирующей терапии для людей с заболеваниями, где распространено повреждение нервов, таких как диабетическая невропатия», — говорит Аарон В. Джеймс, доктор медицинских наук, доктор философии. доцент кафедры патологии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса и соавтор исследования, описанного в Журнале клинических исследований.

«Как правило, у людей с этими заболеваниями также возникают проблемы с ремонтом кости», — добавляет он.

По сути, ученые говорят, что их результаты на мышах демонстрируют, что в точке перелома два белка — один называется киназой-А рецептор тропомиозина, или TrkA, а другой известен как фактор роста нервов, или NGF — связываются вместе, чтобы сигнализировать начало иннервации, снабжение нервов, а затем и новой кости. Говорят, что этот процесс может быть похож на механизм восстановления человеческой кости.

«Мы показали, что когда TrkA и, в свою очередь, NGF были удалены из процесса, произошло резкое сокращение не только иннервации, но и трех последующих действий, критически важных для успешного восстановления после перелома: кровеносный сосуд образование, производство синтезирующих кости клеток и минерализация новой кости «, — говорит Джеймс. «На самом деле общее снижение показателей восстановления кости составило от 60% до 80%».

Впервые выявленный в 1950-х годах, NGF, как теперь известно, направляет рост, поддержание, пролиферацию и сохранение нейронов по всему телу. Это также помогает нейронам предупреждать мозг, когда ткани, включая кости, испытывают боль от травм или болезней. По словам Джеймса, изучение этой связи заставило исследователей заподозрить, что NGF также может играть ключевую роль в восстановлении скелета.

«Когда в последние годы фармацевтические компании разработали и провели испытания препаратов против NGF на людях для уменьшения боли при артрите и других расстройствах, они обнаружили, что у ряда пациентов случались необычные переломы костей», — говорит исследователь и соавтор Johns Hopkins. автор Томас Клеменс, доктор философии «Другие исследования того же времени показали, что кости детей с редкой генетической мутацией, препятствующей выработке TrkA, могут плохо заживать после травмы, что указывает на связь между этим сигнальным путем и механизмами восстановления кости».


            Исследование на мышах показывает нервный путь передачи сигналов, необходимый для заживления переломов
                На графике показана последовательность событий в процессе восстановления перелома: иннервация (рост и снабжение нервных волокон), васкуляризация (рост и снабжение кровеносных сосудов), окостенение (производство клеток, синтезирующих кости) и минерализация (образование новой кости). Предоставлено: Лесли Чанг, Медицина Джона Хопкинса.

Исследование 2016 года, проведенное Клеменсом и другими, предоставило некоторые из первых доказательств того, что NGF способствует врастанию нервов во время развития длинных костей у мышей, и что без него правильное формирование кости затрудняется. Текущее исследование было разработано, чтобы лучше определить, как может быть задействована передача сигналов NGF-TrkA.

Для этого Джеймс, Клеменс и их коллеги изучали мышей с напряженными переломами локтевой кости, кость передних конечностей эквивалентна более тонкой и длинной из двух костей в руке человека.

В своих экспериментальных группах исследователи использовали два разных метода для блокирования врастания нервной ткани во время репарации. Одна группа мышей была генетически выведена, чтобы не реагировать на TrkA, и ей давали лекарство, которое инактивирует химическую передачу белка. Второй группе мышей дали препарат, который убивает нервные волокна.

«У мышей, у которых отсутствует передача сигналов TrkA, наблюдалось значительное снижение — до 80% по сравнению с контрольной группой мышей с нормальным функционированием — числа нервных волокон, появившихся в месте перелома», — говорит Джеймс. «Мы также видели меньше остеобластов [клеток, продуцирующих кости] и, в свою очередь, меньше минерализации новой кости».

«Эти результаты показывают, что восстановление перелома действительно зависит от нервной сигнализации, направляемой нервными волокнами, экспрессирующими TrkA», — объясняет он.

Затем исследователи планируют изучить, как сигнальный путь NGF-TrkA и возникающий в результате процесс восстановления скелета реагируют на удаление костного сегмента, а не просто на разрыв.

«Это поможет нам узнать, контролирует ли сигнализация, которую мы связывали с восстановлением кости у мышей, обработку более крупных или более обширных повреждений способом, подобным тому, что мы наблюдали при небольших стрессовых переломах», — говорит Клеменс./p>

Добавить комментарий