Исследование выявило, как два ключевых белка способствуют аномальному росту костей после травмы
После серьезных травм, ожогов, переломов или крупных операций организм обычно восстанавливает поврежденные ткани и подвижность. Однако у некоторых пациентов процесс заживления принимает неожиданный и опасный оборот. Вместо восстановления здоровых мышц и сухожилий внутри мягких тканей начинает образовываться новая кость, вызывая боль, скованность и длительную инвалидность. Это состояние, известное как гетеротопическая оссификация (ГО), часто развивается после травм, операций по замене суставов или боевых травм и может потребовать дополнительной операции. Несмотря на серьезное влияние на жизнь пациентов, биологические процессы, лежащие в его основе, остаются недостаточно изученными.
В новом исследовании группа ученых под руководством доктора Бенджамина Леви из Центра органогенеза Юго-западного Техасского университета (США) выявила, как два ключевых белка, тромбоспондин 1 (TSP1) и тромбоспондин 2 (TSP2), способствуют аномальному росту костей после травмы, изменяя форму поврежденной ткани. Полученные результаты помогают объяснить, как поврежденная ткань «перепрограммируется» для поддержки формирования кости, и предлагают новые способы предотвращения этого серьезного осложнения. Исследование было опубликовано в 14-м томе журнала Bone Research 19 января 2026 года.
«Наше исследование показывает, что эти белки играют центральную роль в формировании среды заживления после травмы. Когда их активность снижается, аномальный рост костей резко замедляется», — говорит доктор Леви.
Предыдущие исследования предполагали, что изменения во внеклеточном матриксе (ВКМ) могут влиять на процесс заживления тканей. Однако молекулярные сигналы, управляющие этими изменениями, оставались неясными. Новое исследование было направлено на выявление конкретных факторов, формирующих эту среду заживления после травмы.
Для исследования этого вопроса ученые использовали хорошо зарекомендовавшую себя модель на мышах, включающую ожоги и повреждения сухожилий — тип травмы, который, как известно, провоцирует гетеротопическую остеогенезу (ГО). Затем команда отслеживала изменения клеток и тканей с течением времени, используя передовые генетические и визуализационные методы. Они объединили несколько методов, включая секвенирование РНК отдельных клеток и пространственную транскриптомику. Кроме того, для анализа коллагеновых волокон использовалась визуализация высокого разрешения, а для анализа костеобразования — трехмерное сканирование.
Анализы показали, что TSP1 в основном продуцируется иммунными клетками, известными как макрофаги, в центре повреждения, при этом более низкие уровни также обнаруживаются в мезенхимальных клетках-предшественниках (МПК) — клетках на ранней стадии развития, которые могут превратиться в клетки, формирующие костную ткань. В отличие от этого, TSP2 в основном продуцируется МПК по краям поврежденной области.
Исследователи также обнаружили, что эти белки влияют на расположение коллагеновых волокон. При нормальном заживлении коллаген является гибким и рыхлым. В поврежденной ткани с активной передачей сигналов тромбоспондина волокна плотно выравниваются, создавая структуру, поддерживающую рост кости. Чтобы проверить, являются ли эти белки необходимыми, команда исследовала мышей, у которых отсутствовали как TSP1, так и TSP2. У этих животных коллагеновые волокна были дезорганизованы, а аномальный рост костей значительно снижен.
«Когда мы удалили оба белка, ткань перестала формировать опорный каркас, необходимый для развития эктопической кости. В результате мы наблюдали гораздо меньшее образование вредной костной ткани», — говорит доктор Леви.
Сканирование подтвердило, что у этих мышей наблюдались гораздо меньшие костные отложения в сухожилиях и окружающих тканях, в то время как их нормальный скелет оставался неизменным. Это говорит о том, что воздействие на эти белки может уменьшить аномальный рост костей, не вмешиваясь в здоровое развитие костей.
В ходе исследования также был идентифицирован регуляторный белок FUBP1, который помогает контролировать выработку TSP2. При снижении уровня FUBP1 в клетках, выращенных в лабораторных условиях, уровень TSP2 также снижался, ослабляя сигналы, способствующие ремоделированию тканей. Кроме того, авторы предупреждают, что их выводы основаны главным образом на животных моделях. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить, действуют ли те же механизмы у людей и насколько безопасно их можно использовать в качестве мишени. В целом, исследование дает представление о том, как сигнализация тромбоспондина способствует развитию гетеротопической остеогенезы после травмы.
«Генергическая остеогенеза может кардинально изменить жизнь многих пациентов. Понимая роль TSP1 и TSP2 в образовании гетеротопической остеогенезы , мы надеемся разработать методы лечения, которые будут воздействовать на эти белки и предотвращать гетеротопическую остеогенезу до того, как она вызовет необратимые повреждения», — заключает доктор Леви.
Источник: Юго-западный университет Техаса