Visą gyvenimą mūsų kaulai yra nuolat pertvarkomi, kad išlaikytų stiprumą, atitaisytų traumas ir prisitaikytų prie naujų stresų. Kaulų dinamika priklauso nuo dviejų susijusių ląstelių tipų: osteoblastų, atsakingų už kaulų formavimąsi, ir osteoklastų, atsakingų už kaulų rezorbciją. Iki šiol nebuvo suprasta, kaip šios ląstelės veikia mažai deguonies turinčioje kaulų mikroaplinkoje.
Max Planck molekulinės biomedicinos instituto mokslininkai pasiekė proveržį atradę naujo tipo kapiliarus, kurie yra susiję su kaulų remodeliavimu: R tipo kapiliarus. Tai ypatinga, fiziologiškai svarbi kraujagyslių grupė, kuri yra būtina norint išlaikyti sveikus kaulus visą pilnametystę ir ypač senėjimo procese.
Straipsnis publikuojamas žurnale Gamtos ląstelių biologija.
Anksčiau Ralfas Adamsas ir kolegos iš Maxo Plancko molekulinės biomedicinos instituto buvo aptikę vadinamuosius H ir L tipo kapiliarus ilguose kauluose. H tipo kapiliarai yra išskirtinai kaulo augimo plokštelėje, o L tipo kapiliarai yra vidiniame kaule.
Dabar Ralfo Adamso komandos tyrėjai atskleidžia dar vieną pagrindinį pelės skeleto sistemos veikėją: R tipo kapiliarus, kurie yra būtini kaulams rekonstruoti – ne tik suaugus, bet ir senstant.
Vishal Mohanakrishnanas, mokslų daktaras. studentas ir pirmasis dabartinio tyrimo autorius, paaiškina ypatingus naujai atrasto kapiliarų tipo ypatumus: „R tipo kapiliarai yra unikalios kraujagyslių struktūros, atsirandančios suaugus ir išsidėsčiusios trabekuliniame kaule, t. kaulų matrica“.
R tipo kapiliarai negali būti laikomi pasyviais kanalais kraujui tekėti: „R tipo kapiliarai susisiekia su dviem pagrindiniais kaulų ląstelių tipais – osteoblastais, kurie sintetina kaulą, ir osteoklastais, kurie yra atsakingi už kaulų rezorbciją. normalus kaulų remodeliavimas“, – tęsia Mohanakrishnanas.
Tyrėjai parodė, kad šie R tipo kapiliarai prisideda prie hipoksinių regionų prisotinimo deguonimi, būtinu osteoblastų ir osteoklastų išlikimui ir funkcionavimui. „Taigi, R tipo kapiliarai yra labai svarbūs reguliuojant pusiausvyrą tarp kaulų formavimosi ir rezorbcijos”, – sako Mohanakrishnanas.
Taigi mokslininkai nustatė, kad šie kapiliarai yra trečiasis unikalus ir esminis kaulų remodeliavimo dalyvis, kartu su osteoblastais ir osteoklastais, kurie buvo nustatyti imuniniu dažymu ant specialiai paruoštų kaulų dalių.
Gabriele Bixel, Ralfo Adamso tyrimų grupės bendraautorė ir ekspertė kaulų vaizdavimo naudojant daugiafotoninę mikroskopiją, priduria: „Įdiegėme SHG vaizdavimą, kuris sukuria didelės skiriamosios gebos fibrilinio kolageno vaizdus įvairiuose audiniuose. SHG vaizdavimo pranašumas yra tas, kad jis nereikalauja jokio papildomo ženklinimo.
„Sujungę SHG signalą, būdingą kaulų kolageno skaiduloms, su skirtingų ląstelių tipų imuniniu dažymu, galėtume nustatyti glaudų erdvinį R tipo kraujagyslių ryšį su remodeliuojančiu trabekuliniu kaulu.
Dabartiniame tyrime mokslininkai taip pat parodė, kad R tipo kapiliarai ir toliau palaiko kaulų remodeliavimąsi visą gyvenimą ir mažėja jų skaičius šalia trabekulinio kaulo.
„Šis sumažėjimas gali būti susijęs su kaulų masės praradimu, kuris atsiranda senstančiame kaulelyje”, – sako Mohanakrishnanas. Keista, kad kompaktiškas kaulas, sudarantis išorinį skeleto kaulų veleną, rodo ryškius retėjimo ir žievės poringumo pokyčius, turinčius įtakos bendram kaulo vientisumui ir didinant jautrumą lūžiams.
„Mes parodėme, kad senstančiame pelės žievės kaule sukuriami nauji R tipo kapiliarai, kurie iš tikrųjų palaiko remodeliavimosi procesą“, – sako Mohanakrishnanas. Jis taip pat mano, kad šios išvados yra svarbios ateičiai. „Terapinės strategijos gali būti nukreiptos į kaulų kraujagyslių sveikatą ir pateikti holistinį požiūrį į kaulų sveikatos pablogėjimą senstant ir osteoporozę.”
Ralfas Adamsas, Maxo Plancko molekulinės biomedicinos instituto direktorius ir atitinkamas tyrimo autorius, aiškina: „Mums labai įdomu suprasti specializuotas įvairių tipų kraujagyslių endotelio ląstelių funkcijas kauluose. Mūsų neseniai atliktas atradimas pabrėžia specializuotos kaulo kraujagyslės, kurios palaiko kaulų remodeliavimosi procesą suaugusiesiems ir senstančiam organizmui.
Norint išlaikyti sveiką ir stabilų kaulą, labai svarbu suprasti R tipo kraujagyslių susidarymą ir palaikymą besivystančiame ir senstančiame kaule. Bus svarbu suprasti šių specializuotų kraujagyslių vaidmenį kaulų gijimo metu po lūžių sužalojimo arba sergant osteoporoze, siekiant sukurti patobulintas kaulų regeneracijos arba kaulų išsaugojimo strategijas.