Замена тазобедренного сустава, тяжелые ожоги, травмы спинного мозга, взрывные травмы, черепно-мозговые травмы – каждая из этих, казалось бы, несопоставимых травм может привести к болезненному осложнению в процессе заживления, называемому гетеротопической оссификацией. Гетеротопическая оссификация – это аномальное костеобразование в мышцах и мягких тканях, к сожалению, обычное явление, которое обычно происходит через несколько недель после травмы или операции. Пациенты с гетеротопической оссификацией испытывают уменьшение объема движений, отека и боли.
В настоящее время, "нет способа предотвратить это, и как только он сформируется, нет возможности обратить его вспять," говорит Бенджамин Леви, M.D., Директор лаборатории медицины ожогов / ран / регенерации и Центра фундаментальных и трансляционных исследований в Медицинском отделении хирургии штата Мичиган. И хотя эксперты подозревали, что гетеротопическая оссификация каким-то образом связана с воспалением, новое исследование UM объясняет, как это происходит в клеточном масштабе, и предлагает способ его остановить.
Чтобы объяснить, как идет процесс заживления при гетеротопической оссификации, исследовательская группа во главе с Леви, Майклом Соркиным, М.D. и Аманда Хубер, доктор философии.D., отделения пластической хирургии отделения хирургии подробно рассмотрели воспалительный процесс у мышей. Используя ткань из участков повреждения в мышиных моделях гетеротопической оссификации, они использовали секвенирование одноклеточной РНК, чтобы охарактеризовать типы присутствующих клеток. Они подтвердили, что макрофаги были одними из первых, кто отреагировал и, возможно, стояли за аберрантным заживлением.
Макрофаги – это белые кровяные тельца, чья обычная работа – находить и уничтожать патогены. При ближайшем рассмотрении команда из Мичигана обнаружила, что макрофаги более сложны, чем считалось ранее, и не всегда делают то, что должны делать.
"Макрофаги представляют собой неоднородную популяцию, некоторые из которых помогают при заживлении, а некоторые нет," объясняет Леви. "Люди думают о макрофагах как о бинарных (M1 vs. M2). Тем не менее, мы показали, что существует множество различных фенотипов или состояний макрофагов, которые присутствуют при ненормальном заживлении ран."
В частности, во время формирования гетеротопической оссификации повышенное присутствие макрофагов, экспрессирующих TGF-бета, приводит к отправке ошибочного сигнала в стволовые клетки, образующие костную ткань.
На данный момент единственный способ вылечить гетеротопическую оссификацию – это дождаться, пока она перестанет расти, и вырезать ее, что никогда полностью не восстанавливает функцию суставов. Это новое исследование предполагает, что есть способ вылечить его на клеточном уровне. Работа с лабораторией под руководством Стивена Канкеля, доктора философии.D. из отдела патологии команда продемонстрировала, что активирующий пептид CD47, p7N3 может изменять макрофаги, экспрессирующие TGF-бета, снижая их способность посылать сигналы костеобразующим стволовым клеткам, которые приводят к гетеротопической оссификации.
"Мы думаем, что во время ненормального заживления раны существует некоторый сигнал, который продолжает присутствовать в месте травмы даже после того, как травма должна была исчезнуть," говорит Леви. По словам Леви, помимо гетеротопической оссификации, результаты исследования могут быть применены к другим типам аномального заживления ран, таким как мышечный фиброз.
Команда надеется в конечном итоге разработать трансляционные методы лечения, нацеленные на этот путь, и в дальнейшем охарактеризовать не только воспалительные клетки, но и стволовые клетки, ответственные за аномальное формирование кости.