Исследователи изучают раннюю реакцию дисков позвоночника на травмы и способы ее улучшения

Исследователи изучают раннюю реакцию дисков позвоночника на травмы и способы ее улучшения

Исследователи, возможно, нашли способ приостановить работу с травмами межпозвоночного диска, дав врачам больше времени на лечение до того, как разовьются более серьезные проблемы. Команда под руководством Penn Medicine обнаружила, что клетки во внешней области спинных дисков подвергаются стрессу и запускают некачественный процесс заживления после травм, которые, как затем обнаружили исследователи, можно временно заблокировать с помощью лекарств, которые успокаивают клетки. Это исследование, проведенное с использованием специально разработанных биоматериалов и моделей мелких животных, было опубликовано сегодня в журнале Nature Biomedical Engineering .

«Эта работа проливает свет на некоторые проблемы, с которыми мы столкнемся в замедлении дегенерации диска и предотвращении боли в спине», – сказал Эдвард Бонневи, доктор философии, научный сотрудник ортопедической исследовательской лаборатории Penn Medicine McKay. «Большинство исследований позвоночника сосредоточено на внутренней части диска, но наша работа подчеркивает тот факт, что нам необходимо лечить весь диск, и мы считаем, что это может привести к выявлению новых целей для терапии».

Диски в позвоночнике находятся под давлением и имеют структуру, аналогичную водяным шарам, с притягивающими воду белками во внутренней части, сдерживаемыми внешним слоем волокнистой ткани, содержащей клетки, которые находятся в постоянном растяжении. Диски предназначены для защиты позвонков от прямого и болезненного контакта друг с другом. Бонневи, старший автор Роберт Л. Маук, доктор философии, профессор ортопедической хирургии и директор лаборатории Маккея, и их коллеги-исследователи решили сосредоточить свои исследования на часто упускаемой из виду внешней области дисков.

«Мы знаем, что клетки во внутренней области претерпевают изменения в результате повреждения и дегенерации диска, и исследователи пытались восстановить функции этих клеток», – сказал Бонневи. «Но вы можете думать об этом, как о попытке наполнить водный шар, в котором уже есть отверстия – это не жизнеспособный вариант лечения сам по себе».

В биоматериалах, созданных исследователями для имитации ткани внешней области дисков, они увидели, что когда происходит травма, такая как соскользнувший диск, и давление теряется, внезапно высвобожденная ткань становится дезорганизованной. Когда это происходит, они обнаружили на моделях небольших животных, что это приводит к образованию восстанавливающей ткани, которая не похожа на нормальную ткань, а вместо этого имеет характеристики рубцовой ткани. Кроме того, они обнаружили, что запрограммированная смерть клеток, известная как апоптоз, происходит быстро, в течение 24 часов после травмы. Это создает проблему, потому что, в отличие от других областей тела, клетки в дисках лишены кровоснабжения и не могут легко заселиться новыми клетками, необходимыми для регенерации.

Обнаружив, почему клетки диска так же реагируют на потерю давления, команда обнаружила, что использование биологического ингибитора сокращения клеток, такого как фасудил, может эффективно «расслабить» клетки от шока, вызванного внезапной потерей их типичного растянутого состояния. После расслабления клетки будут задерживать свой исцеляющий ответ по умолчанию, что может купить врачам то, что называется «терапевтическим окном» для вмешательства.

«Эти данные показывают нам, что лечение травм диска очень важно очень скоро после травмы, до того, как произойдет изменение фенотипа и сформируется рубцовая ткань. Это можно сделать с помощью ингибиторов, таких как фасудил, применяемых системно или потенциально в сочетании с хирургической имплантацией биоматериалов, предназначенных для восстановления структуры и функции нативных тканей », – пояснил Маук.

Маук и другие исследователи из Penn Medicine в настоящее время изучают такие методы лечения на основе биоматериалов.

Это исследование было поддержано грантами Национальных институтов здравоохранения (F32 AR072478, R01 EB02425, T32 AR053461 и P30 AR050950), Департамента по делам ветеранов (I01 RX002274 и IK1 RX002445), Министерства науки и технологий Тайваня (MOST107). -2918-I-002-024 и MOST107-2221-E-002-071-MY2), Национальный научно-исследовательский институт здравоохранения (NHRI-EX107-10411EI) и Научно-технический центр инженерии и механобиологии Национального научного фонда (CMMI -1548571).

Среди других авторов – Сара Э. Галлбранд, Бет Г. Ашински, Тоня К. Цинман и Харви Э. Смит из Медицинского центра Пенсильвании и капрала Майкла Дж. Кресенца В.А. Медицинского центра; Дон М. Эллиот из Делавэрского университета; и Пен-сю Грейс Чао из Национального университета Тайваня.

Ссылка на основную публикацию