Сверхзвуковой триггер регенерации
В ходе исследования Максвелл Серовоки и его коллеги из Keck School of Medicine Университета Южной Калифорнии изучили способность мышей восстанавливать большие дефекты костей. Они наблюдали увеличение активности гена названного в честь героя одноименной серии старых компьютерных игр «сверхзвуковым ёжиком» (Sonic hedgehog, Shh), который играет важную роль в формировании скелета у эмбрионов, но ранее не был связан с восстановлением повреждений у взрослых. В их экспериментах выяснилось, что Shh запускает заживление больших участков костей, но не в закрытии мелких переломов.
Это означает, что масштабная регенерация костной ткани требует участия эмбриональной программы развития с участием Shh, в то время как небольшие повреждения заживают с помощью другой программы восстановления, не участвующей в эмбриогенезе.
Выполнена сегментарная резекция реберной кости толщиной 3 мм, оставлены нетронутыми прилегающие периостальные и мышечные ткани. 0 dpi (days post injury, дней после травмы) – ребро в день резекции; 7 dpi – хрящевая ткань (синий цвет) перекрывает дефект; 14 dpi – костная мозоль превратилась в кость (красный цвет), а некоторое количество хряща осталось рядом с участками разреза; 28 dpi – ребро восстановилось до первоначального вида.
У мышей активность Shh кратковременно повышалась после резекции центральной части ребра, а затем быстро возвращалась к нормальному уровню в течение 5 дней. Несмотря на преходящий характер, эта активность Shh является необходимым условием для успешного построения костной мозоли, которая затем преобразуется в кость и восстанавливает недостающую часть ребра.
У мышей с нокаутированным геном Shh костная мозоль не образовывалась. Напротив, мыши, у которых Shh был активен в момент травмы, но заглушен через 5 дней, демонстрировали нормальное восстановление ребра. Родственный ген Smoothened (Smo) также требовался только в течение первых 5 дней процесса заживления.
Исследователи ожидали, что источником Shh будут специфические клетки-предшественники, которые, как ранее показала группа, необходимы для заживления больших травм и которые находятся в надкостнице. Но вместо этого они обнаружили, что источником Shh является популяция мезенхимальных стволовых клеток. Повышение активности Shh в них, по-видимому, служит сигналом для накопления в зоне повреждения стволовых клеток надкостницы, участвующих в процессе заживления.
Данное открытие может лечь в основу терапии больших повреждений, возникающих при дорожно-транспортных происшествиях, военных действиях или после резекции кости, связанной с опухолью.
Статья M.A.Serowoky et al. A murine model of large-scale bone regeneration reveals a selective requirement for Sonic Hedgehog опубликована в журнале NPJ Regenerative Medicine. Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Keck School of Medicine of USC: For large bone injuries, it’s Sonic hedgehog to the rescue.