Кастинг: почему иммобилизация помогает в исцелении
У пациентов с травмами конечностей иногда развивается состояние аберрантного заживления, называемое гетеротопической оссификацией (ГО), при котором кость разрастается в нескелетных тканях. На изображениях выше показана частота возникновения ГО при определенных типах травм или процедур. Исследования, проведенные в Юго-Западном университете штата Калифорния, предлагают новаторские пути и стратегии предотвращения, чтобы смягчить этот изнурительный процесс. Предоставлено: Юго-западный медицинский центр UT.

Безусловно, самые распространенные травмы, наблюдаемые в отделениях неотложной помощи в США, — это травмы конечностей. Иммобилизация — наиболее распространенное лечение, и все же до недавнего времени было неизвестно, почему именно эта техника способствовала заживлению.

В исследовании, недавно опубликованном в Journal of Clinical Investigation, Бенджамин Леви, доктор медицинских наук, ныне доцент кафедры хирургии и пластической хирургии в Юго-Западном штате Юта, обнаружил механизм, с помощью которого иммобилизация изменяет поврежденную конечность и клетки в зоне травмы. Это открытие может в конечном итоге помочь врачам оптимизировать заживление пациентов с травмами конечностей.

Леви и его команда из Мичиганского университета, где он работал до прихода в UT Southwestern, обнаружили, что иммобилизация конечностей путем наложения гипса или шинирования после травмы меняет способ взаимодействия стволовых клеток с внеклеточной средой, изменяя их судьбу от превращения изнурительной кости в доброкачественный жир.

До сих пор было неясно, почему некоторые раны заживают ненормально, часто с пагубными последствиями, — добавляет Леви, который проводит дополнительные приемы в Центре минерального метаболизма и клинических исследований Чарльза и Джейн Пак и Исследовательском институте Детского медицинского центра в Юта Юго-западный. Например, объясняет он, в своей практике он часто видит пациентов, у которых развилось состояние, называемое гетеротопической оссификацией (ГО), при котором кость после травм разрастается в нескелетных тканях, таких как мышцы и сухожилия. Леви и его коллеги заметили, что ГО чаще возникает в суставах, областях, которые испытывают большее механическое напряжение после травм или операций, но механизм этого явления был неизвестен.

Чтобы прояснить этот вопрос, Леви и его коллеги работали с мышиной моделью HO. Больным мышам либо устанавливали иммобилайзеры, которые действовали как крошечные повязки, чтобы их суставы оставались стабильными, и выполняли упражнения на беговой дорожке, либо им давали упражнения на диапазон движений, аналогичные тем, которые получают многие пациенты после операции на суставах. У мышей, которые выполняли упражнения или выполняли упражнения на диапазон движений, развился ГО, а у иммобилизованных животных — нет. Скорее, у обездвиженных животных вместо костей образовывались пузырьки жира в пораженных областях.

Проникнув глубже, исследователи собрали мезенхимальные стволовые клетки (МСК) — типы клеток, которые играют ключевую роль в заживлении, — прямо в этом месте. Когда исследователи изучили, какие гены активны в этих клетках, они обнаружили повышенную экспрессию в молекулярных путях, связанных с тем, как клетки прикрепляются к поверхностям и взаимодействуют с внеклеточным матриксом, сетью белков и других молекул вне клеток, которые питают их и обеспечивают физическую поддержку. . Генетические манипуляции или использование малых молекул для инактивации этих молекулярных путей препятствовали развитию HO у мобилизованных мышей.

Исследуя внеклеточный матрикс, Леви и его коллеги обнаружили, что волокна коллагена у активных животных имеют тенденцию выстраиваться в упорядоченные ряды, что позволяет МСК растягиваться вдоль волокон. Напротив, волокна коллагена у иммобилизованных животных имели более хаотический рисунок, ограничивая растяжение МСК, сохраняя их компактность.

Похоже, именно эти различия во внеклеточной среде заставляют МСК двигаться по траектории костей или жира, — объясняет Леви. Когда исследователи поместили МСК на выровненный коллаген в лабораторных чашках, они в конечном итоге трансформировались в костные клетки. Размещение их на невыровненном коллагене стимулировало их превращение в жир. Паттерны активации генов в обеих группах клеток подтвердили повышенную экспрессию генов костей или жира в зависимости от того, на выровненных или невыровненных коллагеновых матрицах они росли соответственно.

«Основная идея состоит в том, что, когда мы обездвиживаем суставы, мы меняем всю среду раны как на тканевом, так и на клеточном уровнях», — говорит Леви. «Мы могли бы использовать эти знания, чтобы помочь в исцелении, либо изменив наши протоколы мобилизации, либо нацелившись на определенные гены, которые влияют на то, как клетки взаимодействуют с внеклеточным матриксом, используя небольшие молекулы, которые уже находятся в клинических процессах».

Эти результаты уже влияют на клиническую практику, — добавляет он. Хотя врачи давно стремились как можно скорее сделать суставы ожоговых пациентов подвижными, ожоговые центры теперь используют значительно менее агрессивные протоколы, чтобы снизить шансы пациентов на развитие ГО. Количество подвижности в течение первой недели после травмы теперь скорректировано, что, как было показано, снижает вероятность развития ГО и ограничивает жесткость.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *