Як у кістках утворюється кістковий мозок: нещодавно виявлені клітини також відновлюються після переломів

Кістковий мозок — це губчаста тканина, розташована у порожнистій центральній частині кісток, яка є основним місцем утворення:

• еритроцитів;
• тромбоцитів;
• лейкоцитів.

Попри його важливу фізіологічну роль, механізм того, як ця м’яка тканина формується всередині твердої кістки, тривалий час залишався маловивченим. Нове дослідження, описало двоступеневий механізм формування середовища кісткового мозку.

Які клітини відповідають за формування кісткового мозку

Дослідники встановили, що ключову роль у формуванні порожнини кісткового мозку відіграють дві популяції клітин:

• септокласти;
• стромальні клітини кісткового мозку.

Септокласти — це спеціалізовані клітини, які руйнують хрящ та створюють простір усередині кістки, що розвивається.

Після цього стромальні клітини кісткового мозку підтримують та формують повноцінне середовище кісткового мозку.

Гіпотеза про «організаторські клітини»

Дослідження розпочалося з припущення, що розвиток кісткового мозку координується так званими «організаторськими клітинами» — спеціалізованими клітинами, які керують формуванням органів.

Шінічіро Сава з Університет Кюсю пояснив:

«Так само, як клітини-індуктори лімфоїдної тканини ініціюють формування лімфатичних вузлів, ми висунули гіпотезу, що окрема популяція клітин може аналогічно слугувати організатором, який запускає формування порожнини кісткового мозку».

Роль білка RANKL

Одним із головних кандидатів на роль організуючого сигналу став цитокін RANKL — білок, який уже відомий своєю участю у ремоделюванні кісткової тканини.

Попередні дослідження показали, що у мишей без RANKL:

• не розвиваються остеокласти;

• не формується нормальна порожнина кісткового мозку.

Це дозволило припустити, що клітини, які продукують RANKL, можуть бути ключовою організуючою нішею для формування кісткового мозку.

Як проводили дослідження

Для перевірки гіпотези дослідники створили спеціальних мишей-репортерів RANKL, що дозволило відстежувати активність гена RANKL протягом ембріонального розвитку.

Під час вивчення розвитку великогомілкової кістки вчені виявили перші клітини, що виробляють RANKL:

• у центральній кортикальній ділянці кістки;

• із подальшим проникненням у хрящ.

Ці клітини були особливо численними на межі між хрящем та кісткою, що розвивається.

Септокласти як ключові клітини раннього розвитку

За допомогою секвенування РНК окремих клітин дослідники встановили, що ранні клітини, які продукують RANKL, є септокластами.

Септокласти:

• належать до спеціалізованих фагоцитів;
• продукують ферменти, які руйнують хрящовий матрикс.

Результати показали, що фетальні септокласти:

• очищують позаклітинний матрикс;
• індукують остеокласти;
• координують заміну хряща кістковим мозком.

Перехід до другої фази формування кісткового мозку

У міру розвитку організму функцію продукції RANKL перебирає інша популяція клітин. На пізніших стадіях головними продуцентами RANKL стають стромальні клітини кісткового мозку (BMSC), які експресують рецептор лептину (LepR).

Таким чином формування порожнини кісткового мозку відбувається за принципом своєрідної «естафети» між:

• септокластами на ранньому етапі;
• LepR+ BMSC на пізнішому етапі.

Значення для відновлення кісток

Команда також дослідила процеси відновлення кісткової тканини після переломів. Після перелому вчені знову виявили клітини, що продукують RANKL, які відповідали септокластам і LepR+ BMSC.

Це свідчить про те, що відновлення кістки після перелому повторно активує клітинну програму, яка працювала ще під час внутрішньоутробного формування кісткового мозку.

Потенційне значення для лікування захворювань кісток

Результати дослідження можуть мати важливе значення для лікування остеопорозу та ревматоїдного артриту. Обидва стани супроводжуються надмірним руйнуванням кісткової тканини.

Визначення клітин, які підтримують остеокласти, відкриває нові терапевтичні мішені. На думку авторів, вплив саме на ці «організаторські клітини» може забезпечити більш точний і тривалий контроль патологічної резорбції кісткової тканини.

ДЖЕРЕЛО: Medical Xpress

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.