В случае перелома костей жирные кислоты в крови сигнализируют стволовым клеткам о том, что они должны превратиться в костеобразующие клетки. Если поблизости нет кровеносных сосудов, стволовые клетки в конечном итоге образуют хрящ. Открытие того, что определенные питательные вещества напрямую влияют на развитие стволовых клеток, открывает новые возможности для исследований стволовых клеток. Ученые-биомедики из KU Leuven и Гарвардского университета опубликовали эти результаты в журнале Nature.
Переломы костей заживают под действием клеток-предшественников скелета: стволовых клеток, которые эволюционировали дальше, но все еще могут развиваться в разные типы клеток. Заживление костей происходит одним из двух способов: клетки-предшественники превращаются в костеобразующие клетки, когда перелом небольшой, и в хрящевые клетки, когда перелом больше. Позже этот хрящ заменяется костью. До сих пор ученые не знали, как клетки-предшественники решают, стать ли им костными или хрящевыми клетками.
«Наша гипотеза заключалась в том, что наличие кровеносных сосудов играет роль», – объясняет первый автор Ник ван Гастель. “Несмотря на то, что многие думают, наши кости полны кровеносных сосудов, а хрящи не имеют никаких.«Это новое исследование на мышах подтвердило предположение команды: когда кровеносные сосуды, окружающие перелом, были заблокированы, образовался хрящ. Когда их не было, немедленно создавалась новая кость.
На втором этапе исследования исследователи попытались выяснить, какой сигнал кровеносные сосуды на самом деле посылают клеткам-предшественникам, чтобы они превратились в кость или хрящевую клетку. «Наше предыдущее исследование уже показало, что питательные вещества играют роль в биологии клеток-предшественников», – объясняет профессор Герт Кармелиет из отделения клинической и экспериментальной эндокринологии в KU Leuven, который руководил исследованием. В текущем исследовании команда проверила, как наличие различных питательных веществ влияет на судьбу клеток-предшественников. Их результаты показывают, что жирные кислоты, присутствующие в крови, заставляют клетки-предшественники превращаться в клетки, образующие кости.
Если поблизости нет жирных кислот, клетки-предшественники активируют ген SOX9, который играет важную роль в развитии скелета. Это сигнал для клетки стать клеткой хряща. Клеткам хряща не нужны жирные кислоты, чтобы выжить и сформировать хрящ.
«Это исследование полезно для исследователей в регенеративной медицине, поскольку мы все еще мало знаем о формировании хряща», – говорит профессор Кармелиет. “Эти результаты могут также принести пользу исследованиям заболеваний хрящевой ткани, таких как остеоартрит. Есть признаки того, что хрящевые клетки получают больше сигналов жирных кислот и не вырабатывают достаточное количество гена SOX9 у пациентов с такими заболеваниями, что может иметь неблагоприятные последствия для суставов. Наконец, наше исследование впервые показывает, что определенные питательные вещества могут сообщать стволовым клеткам, каким типом клеток они должны стать. Это важный шаг вперед в исследованиях стволовых клеток.”В конце концов, исследователи надеются составить карту воздействия различных питательных веществ на разные типы клеток-предшественников.