Дослідження виявило, як два ключові білки сприяють аномальному зростанню кісток після травми

Після серйозних травм, опіків, переломів чи великих операцій організм зазвичай відновлює пошкоджені тканини та рухливість. Однак у деяких пацієнтів процес загоєння приймає несподіваний та небезпечний оборот. Замість відновлення здорових м'язів та сухожиль усередині м'яких тканин починає утворюватися нова кістка, викликаючи біль, скутість та тривалу інвалідність. Цей стан, відомий як гетеротопічна осифікація (ГО), часто розвивається після травм, операцій із заміни суглобів або бойових травм і може вимагати додаткової операції. Незважаючи на серйозний вплив на життя пацієнтів, біологічні процеси, що лежать у його основі, залишаються недостатньо вивченими.

У новому дослідженні група вчених під керівництвом доктора Бенджаміна Леві з Центру органогенезу Південно-західного Техаського університету (США) виявила, як два ключові білки, тромбоспондин 1 (TSP1) і тромбоспондин 2 (TSP2), сприяють аномальному зростанню кісток після травми. Отримані результати допомагають пояснити, як пошкоджена тканина «перепрограмується» для підтримки формування кістки, та пропонують нові способи запобігання цьому серйозному ускладненню. Дослідження було опубліковано у 14-му томі журналу Bone Research 19 січня 2026 року.

«Наше дослідження показує, що ці білки відіграють центральну роль у формуванні середовища загоєння після травми. Коли їхня активність знижується, аномальне зростання кісток різко сповільнюється», — каже доктор Леві.

Попередні дослідження припускали, що зміни у позаклітинному матриксі (ВКМ) можуть впливати на процес загоєння тканин. Однак молекулярні сигнали, що керують цими змінами, залишалися незрозумілими. Нове дослідження було спрямоване на виявлення конкретних факторів, які формують це середовище загоєння після травми.

Для дослідження цього питання вчені використовували модель, що добре зарекомендувала себе на мишах, що включає опіки і пошкодження сухожиль — тип травми, який, як відомо, провокує гетеротопічну остеогенезу (ГО). Потім команда відстежувала зміни клітин та тканин з часом, використовуючи передові генетичні та візуалізаційні методи. Вони об'єднали кілька методів, включаючи секвенування РНК окремих клітин та просторову транскриптоміку. Крім того, для аналізу колагенових волокон використовувалася візуалізація високої роздільної здатності, а для аналізу костеутворення – тривимірне сканування.

Аналізи показали, що TSP1 в основному продукується імунними клітинами, відомими як макрофаги, в центрі пошкодження, при цьому нижчі рівні також виявляються в мезенхімальних клітинах-попередниках (МПК) - клітинах на ранній стадії розвитку, які можуть перетворитися на клітини, що формують кісткову тканину. На відміну від цього, TSP2 переважно продукується МПК по краях пошкодженої області.

Дослідники також виявили, що ці білки впливають на розташування колагенових волокон. При нормальному загоєнні колаген є гнучким та пухким. У пошкодженій тканині з активною передачею сигналів тромбоспондину волокна щільно вирівнюються, створюючи структуру, що підтримує зростання кістки. Щоб перевірити, чи ці білки є необхідними, команда досліджувала мишей, у яких були відсутні як TSP1, так і TSP2. У цих тварин колагенові волокна були дезорганізовані, а аномальне зростання кісток значно знижено.

«Коли ми видалили обидва білки, тканина перестала формувати опорний каркас, необхідний для розвитку ектопічної кістки. В результаті ми спостерігали набагато менше утворення шкідливої ​​кісткової тканини», — каже лікар Леві.

Сканування підтвердило, що у цих мишей спостерігалися набагато менші кісткові відкладення в сухожиллях та навколишніх тканинах, тоді як їхній нормальний скелет залишався незмінним. Це говорить про те, що вплив на ці білки може зменшити аномальне зростання кісток, не втручаючись у здоровий розвиток кісток.

У ході дослідження також було ідентифіковано регуляторний білок FUBP1, який допомагає контролювати вироблення TSP2. При зниженні рівня FUBP1 у клітинах, вирощених у лабораторних умовах, рівень TSP2 також знижувався, послаблюючи сигнали, що сприяють ремоделюванню тканин. Крім того, автори попереджають, що їхні висновки ґрунтуються головним чином на тваринних моделях. Необхідні подальші дослідження, щоб підтвердити, чи діють ті самі механізми у людей і наскільки безпечно їх можна використовувати як мішеню. В цілому дослідження дає уявлення про те, як сигналізація тромбоспондину сприяє розвитку гетеротопічної остеогенези після травми.

«Генергічна остеогенеза може кардинально змінити життя багатьох пацієнтів. Розуміючи роль TSP1 і TSP2 у освіті гетеротопічної остеогенези, ми сподіваємося розробити методи лікування, які впливатимуть на ці білки та запобігатимуть гетеротопічній остеогенезі до того, як вона викличе незворотні ушкодження», — робить висновок доктор Леві.

Джерело: Південно-західний університет Техасу