Стволовые клетки, обнаруженные в челюсти, восстанавливают хрящи и кости
Исследователи из Колледжа стоматологии при Колумбийском университете (Columbia University College of Dental Medicine, США) обнаружили в челюстных костях стволовые клетки, способные восстанавливать хрящевую ткань и повреждённые суставы. Полученные результаты были опубликованы 10 октября в Nature Communications.
Найденные стволовые клетки расположены в височно-нижнечелюстном суставе (ВНЧС), соединяющем нижнюю челюсть с основанием черепа. После пересадки животным с дегенеративными изменениями ВНЧС, стволовые клетки восстановили хрящевую ткань сустава. Всего одна клетка, трансплантированная мыши, стала основополагающей для спонтанного создания хряща, кости и даже начала формирования ниши костного мозга.
«Это очень интересно с терапевтической точки зрения, поскольку пациенты, имеющие проблемы с челюстными костями либо с ВНЧС очень ограничены сроками существующей клинической терапии», — считает Милдред Эмбри (Mildred C. Embree), доцент кафедры стоматологии Медицинского центра Колумбийского университета и ведущий автор исследования.
Согласно Национальному институту здоровья (National Institutes of Health), только в Соединённых Штатах около 10 миллионов человек, в основном женщины, страдают от заболеваний ВНЧС. В настоящее время лечение включает в себя либо хирургическое вмешательство, либо паллиативный уход, направленный на симптомы, но не способный восстановить повреждённые ткани. Доктор Эмбри утверждает, что стволовые клетки, находящиеся в суставе, можно использовать для его восстановления.
Хрящ играет роль амортизатора и позволяет суставу плавно скользить при движении. В височно-нижнечелюстном суставе находится волокнистый тип хрящевой ткани, который найден также в коленном мениске и межпозвоночных дисках. Поскольку волокнистый хрящ не восстанавливается, травмы или заболевания, которые приводят к его повреждениям, могут стать причиной инвалидности.
Группа учёных проводила исследование возможности регенерации хрящей с использованием стволовых клеток – незрелых клеток, которые могут дифференцироваться практически во все типы тканей организма. Учитывая проблемы, связанные с трансплантацией донорских стволовых клеток, такие как, например, отторжение, исследователи особенно заинтересованы в использовании стволовых клеток самого пациента.
«Применение полученных нами результатов имеет широкий диапазон, в том числе для клинической терапии. Мы полагаем, что молекулярные сигналы, регулирующие стволовые клетки, могут найти терапевтическое применение для регенерации хрящевой и костной тканей, которые, как известно, трудно поддаются лечению», — говорит доктор Джереми Мао (Jeremy Mao), соавтор работы. Его собственное исследование в 2003 году было посвящено регенерации зубов, мениска колена и височно-нижнечелюстного сустава с помощью стволовых клеток.
В серии экспериментов, описанных в новой работе, доктор Эмбри и доктор Мао, совместно с коллегами, выделили стволовые клетки волокнистого хряща (fibrocartilage stem cells, FCSCs) из сустава и продемонстрировали, что они способны формировать хрящ и кости как in vitro, так и in vivo, при имплантации животным.
«Я не добавляла какие-либо реагенты к клеткам. Они были «запрограммированы» на это», — говорит доктор Эмбри. Несмотря на то, что многие методики регенерации повреждённых тканей требуют использования факторов роста или специальных биоматериалов для дальнейшего роста клеток, Эмбри отмечает, что FCSCs выросли и созрели спонтанно.
Команда учёных определила также, что молекулярный путь Wnt, истощающий запасы FCSCs, вызывает дегенерацию хряща. Инъекции животным с дегенеративными изменениями височно-нижнечелюстного сустава молекулы склеростина, блокирующей Wnt, приводили к росту хряща и заживлению сустава.
Доктор Эмбри с коллегами сейчас работают над поисками других малых молекул -ингибиторов Wnt, способствующих росту FCSC. Их цель – создание препарата с минимальными побочными эффектами, который может быть введён прямо в сустав.
У детей с ювенильным идиопатическим артритом зачастую наблюдается нарушение развития нижней челюсти, которое не лечится существующими препаратами. Поскольку центр роста челюсти находится в ВНЧС, проведённое исследование может предложить новые стратегии для лечения таких детей, а также улучшить понимание роста и развития челюсти.
В настоящее время ортодонты используют устаревшие технологии исправления дефектов формирования нижней челюсти, такие, как специальные фиксирующие аппараты. Доктор Эмбри акцентирует, что результаты исследования могут указать пути управления ростом челюсти на клеточном уровне.
Исследователи утверждают, что в конечном счёте результаты могут применяться для восстановления волокнистых хрящей и в других суставах, включая колени и позвоночные диски. «Такие типы хрящей состоят из различных клеточных компонентов, поэтому мы должны изучить молекулярные основы регуляции их клеток», — говорит доктор Эмбри.
