Новое исследование, проведенное Научно-исследовательским институтом Детского медицинского центра Юго-Западного университета Калифорнии (CRI), показало, что различные популяции скелетных стволовых клеток (SSC) способствуют восстановлению различных видов повреждений костей.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell Stem Cell, исследователи идентифицировали различные клеточные маркеры, которые позволили им отслеживать SSC в костном мозге внутри костей по сравнению с SSC в надкостнице на внешней поверхности костей. Они обнаружили, что в то время как ССК костного мозга отвечают за непрерывное производство костных клеток в нормальных костях и восстановление определенных повреждений костей, надкостничные ССК в первую очередь отвечают за восстановление переломов.

ССК должны генерировать новые костные клетки на протяжении всей жизни, чтобы поддерживать и восстанавливать скелет. Скелет необычен тем, что в нем есть несколько видов стволовых клеток, которые находятся в разных областях кости, в том числе в костном мозге и в надкостнице. После травм костей, таких как переломы, ССК в костном мозге и надкостнице начинают пролиферировать, но вносят совсем другой вклад в восстановление костей.

Исследователи из лаборатории Моррисона обнаружили, что ССК костного мозга восстанавливают небольшие, стабилизированные повреждения костей и отвечают за рост новых костей в нормальных условиях во взрослом возрасте. Напротив, периостальные SSC в первую очередь отвечают за восстановление более крупных, нестабилизированных повреждений, таких как переломы. Удивительно, но исследователи также обнаружили, что периостальные ССК регенерируют не только кость, но и клетки костного мозга в месте перелома, что приводит к образованию новых ССК костного мозга.

"Открытие того, что различные костеобразующие стволовые клетки отвечают за различные аспекты поддержания и восстановления костей, позволит нам сосредоточить будущие усилия по регенерации кости на правильной популяции стволовых клеток", - сказал Шон Моррисон, доктор философии, директор CRI и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза.

Исторически вклад костного мозга по сравнению с периостальными SSC в восстановление кости обсуждался, отчасти потому, что было доступно мало маркеров для различения этих клеточных популяций. Чтобы преодолеть это препятствие, постдокторская исследовательница Элиза Джеффри, доктор философии, систематически сравнивала 11 генетически модифицированных линий мышей, которые ранее использовались для маркировки костеобразующих клеток, чтобы идентифицировать маркеры, которые могли бы отличать периостальные ССК от ССК костного мозга.

Они обнаружили, что периостальные ССК были отмечены сигнальным белком под названием Gli1, в то время как ССК костного мозга были отмечены рецептором лептина и адипонектином. Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями лаборатории Моррисона, которые показали, что ССК костного мозга, положительные к рецептору лептина, являются основным источником новых остеобластов для поддержания и восстановления костей.

"Результаты этого исследования открывают несколько новых направлений исследований сигналов, которые активируют различные типы скелетных стволовых клеток в ответ на повреждения костей. Мы надеемся использовать эту информацию, чтобы в конечном итоге адаптировать лечение пациентов в зависимости от типа повреждения костей и определить новые терапевтические мишени, способствующие заживлению переломов", - сказал доктор Джеффри, постдокторант Фонда Деймона Раньона.