Ученые открыли механизм роста костей
В исследовании, опубликованном в журнале Cell Stem Cell, исследовательская группа из Шанхайского института биохимии и клеточной биологии Китайской академии наук сообщила о переходе скелетных предшественников во время постнатального роста костей.
Постнатальный рост и регенерация кости зависят от остеобластов, образованных скелетными предшественниками. Несколько различных типов клеток были идентифицированы как скелетные предшественники, в том числе LepR+ стромальные клетки костного мозга (СККМ) и постнатальные Acan+ хондроциты.
LepR+ СККМ располагались в периваскулярной области костного мозга, давая начало остеобластам и адипоцитам в физиологических условиях, в то время как постнатальные Acan+ хондроциты занимали пластинку роста, образуя остеобласты, а также СККМ. Однако функциональная гетерогенность и иерархические отношения между этими двумя различными скелетными предшественниками остаются неизвестными.
В этом исследовании ученые воспользовались инструментами отслеживания клонов для картирования судеб хондроцитов и LepR+ СККМ на разных стадиях. Они обнаружили, что формирование кости последовательно контролировалось перинатальными хондроцитами (до подросткового возраста) и взрослыми LepR+ клетками (после подросткового возраста).
Чтобы исследовать иерархическую связь между хондроцитами и LepR+ СККМ, ученые разработали систему двойной рекомбиназы для одновременного отслеживания судьбы хондроцитов и LepR+ СККМ. Данные показали, что большинство клеток LepR+ и их линии произошли от фетальных хондроцитов, и что остеобласты, происходящие от LepR, и остеобласты, происходящие от Acan, демонстрируют градиентный характер распределения.
Кроме того, ученые обнаружили, что условный нокаут Runx2, основного регулятора остеогенной дифференцировки, в перинатальных хондроцитах и взрослых LepR+ клетках нарушал рост и утолщение кости соответственно. При физических нагрузках, по сравнению со взрослыми клетками LepR+, перинатальные хондроциты были более склонны дифференцироваться в остеобласты.
Это исследование подчеркнуло временной и пространственный переход скелетных предшественников на разных стадиях развития кости, раскрыло иерархические отношения в различных скелетных предшественниках в развитии и объяснило с точки зрения стволовых клеток, как кости конечностей млекопитающих переходят от быстрого продольного роста к гораздо более медленному после достижения подросткового возраста.
По материалам Phys.org.