Diabetes: stimulerende knogle stamceller kan forbedre brud reparation


Diabetes: stimulerende knogle stamceller kan forbedre brud reparation

Forskere har opdaget et protein, som stimulerer knogle stamceller i mus med diabetes, så dyrene helbreder bedre efter en brud. De antyder, at dette kan føre til en ny behandling for at forbedre knoglereservice hos personer med diabetes.

Knogler af normale mus (øverste) danner større lunger under helingen, hvilket fører til stærkere reparation. Imidlertid har knogler af diabetiske mus (bund) mindre ringus, hvilket fører til mere skøre helbredte knogler.

Billedkredit: Ruth Tevlin et al.

Holdet fra Stanford University School of Medicine i Palo Alto, CA, rapporterer resultaterne i tidsskriftet Science Translational Medicine .

Michael T. Longaker, professor i plastisk og rekonstruktiv kirurgi og en af ​​undersøgelsens seniorforfattere, opsummerer arbejdet:

"Vi har afdækket årsagen til, at nogle patienter med diabetes ikke helbreder godt fra brud, og vi har fået en løsning, der kan anvendes lokalt under operationen for at reparere pause."

Diabetes er en kronisk sygdom, der opstår, når kroppens evne til at producere eller reagere på insulin - et hormon der regulerer blodsukker - er nedsat.

Hævet blodsukker (hyperglykæmi) er en almindelig effekt af ukontrolleret diabetes, og over tid kan det medføre alvorlig skade i mange dele af kroppen, herunder hjerte, blodkar, øjne, nyrer og nerver.

I dag er der over 420 millioner mennesker med diabetes over hele verden - næsten fire gange så mange som der var i 1980 (108 millioner).

Problematisk knogleheling er en af ​​de mange sundhedsmæssige komplikationer, som mennesker med diabetes oplever; Efter en pause eller brud kan deres knogler helbrede sig.

"Diabetes er voldsomt verdensomspændende," siger professor Longaker, "og enhver forbedring af de berørte menneskers evne til at helbrede fra brud kan have en enorm positiv effekt på deres livskvalitet."

Reduktion i skeletal stamcelleaktivitet hos diabetiske mus

I deres undersøgelse observerede professor longaker og kollegaer en reduktion i knoglemuskulær aktivitet hos mus opdrættet for at udvikle diabetes såvel som i knogleprøver fra diabetespatienter, der havde gennemgået fælles udskiftninger.

  • Estimater antyder, at omkring 8,5 procent af voksne har diabetes
  • Sygdommen er en væsentlig årsag til nyresvigt, blindhed, hjerteanfald, slagtilfælde og nedsat amputation
  • Priserne på diabetes er steget hurtigere i mellem- og lavindkomstlande.

Lær mere om diabetes

I yderligere eksperimenter opdagede de et protein, der stimulerer knogle stamceller. Da de påførte proteinet til knoglefraktureringssteder i musene, øgede det ekspression af nøglesignalproteiner og forbedret helbredelse i dyrene.

Den nye undersøgelse bygger på tidligere arbejde, som nogle af holdene havde bidraget til, som identificerede og beskrev en population af celler i knoglerne af mus, der fungerer som skeletstamceller (SSC'er).

Disse voksne stamceller har potentiale til at blive komponenter i skeletsystemet, herunder knogle, brusk og stroma - en del af knoglemarven.

Forskerne fortsatte med at opdage, at brudheling i mus var alvorligt svækket, da deres SSC-niveauer var meget lave.

Dette resultat fik holdet til at undre sig over, om der kunne være et problem med SSC'er hos personer med diabetes, hvis knogler ofte helbreder dårligt efter brud.

Diabetiske mus havde færre "hedgehog" signalproteiner

For den nye undersøgelse anvendte holdet mus, der blev opdrættet for at udvikle type 2-diabetes, da de nåede ca. 4 uger. Dyrene viste normal brudheling før sygdommen udviklede sig. Efter udbruddet var repareret ben imidlertid signifikant svagere og mindre tæt end knoglen i normale, ikke-diabetiske mus.

Holdet opdagede også, at diabetiske mus havde meget lavere antal SSC'er i helbredende knogler 7 dage efter brud end normale mus.

Efter en række eksperimenter etablerede forskerne, at SSC'erne selv arbejdede normalt, og at der ikke var nogen systemiske grunde til reduktionen i tal.

Dette efterlod muligheden for et problem med de signaler, cellerne modtager fra deres miljø eller niche.

Når forskerne kiggede nærmere på dem, fandt de, at de diabetiske mus producerede færre "hedgehog" signalproteiner, der vides at være vigtige for embryonal udvikling, vævregenerering og andre vigtige biologiske processer.

De fortsatte med at vise, at blokering af hedgehog-signalvejen i ikke-diabetiske mus med brud forårsaget genvækst af knogle, der var svagere og mere skør end normalt - ligesom deres diabetiske modstykker.

Forøgelse af TNF-alfa-blokeret hedgehog-signalering

Holdet fandt også, at tilsætning af hedgehog-signaleringsproteinerne tilbage i SSC-nicherne hos diabetiske mus genoprettede deres evne til at helbrede brud som normale mus.

I et sidste sæt eksperimenter arbejdede teamet med knogleprøver fra patienter med og uden diabetes, der havde gennemgået fælles udskiftninger for slidgigt.

Forskerne sammenlignede ekspressionen af ​​proteiner, der var vigtige for hedgehog-signalvejen i prøverne. Hvad de fandt var ligner de resultater, de så i musene. Bønneprøverne fra diabetespatienter viste signifikant reduceret ekspression af signalproteinerne.

De spekulerede på, om den reducerede signalering skyldtes den virkning, at diabetesrelateret inflammation har på tumornekrosefaktor alpha (TNF-alpha) - niveauer der vides at være hævet hos mennesker med diabetes.

Holdet fandt tilsvarende stigninger i TNF-alpha i de diabetiske mus. Yderligere tests viste disse forhøjede niveauer af molekylet blokeret ekspression af nogle hedgehog-signaleringsproteiner.

Forskerne advarer imidlertid om, at fuldstændig blokering af alt TNF-alfa kan medføre alvorlige konsekvenser, da molekylet spiller en nøglerolle i så mange andre biologiske processer.

Her har vi udtænkt en gennemførlig strategi for reversering af en vævsspecifik patologi - manglende evne til effektivt at helbrede skeletfrakturer - i en kompleks metabolisk sygdom som diabetes, gennem lokal anvendelse af en forbindelse for at stimulere aktiviteten af ​​voksne stamceller. Vi forventer, at hedgehog-medierede molekylære terapier, der direkte retter sig mod stamceller hos mennesker, kan være terapeutiske."

Prof. Michael T. Longaker

Opdag hvordan kemisk ændring kan fremskynde insulintilgængeligheden.

Our Miss Brooks: Convict / The Moving Van / The Butcher / Former Student Visits (Video Medicinsk Og Professionel 2022).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Sygdom