Уникальные стволовые клетки скелета

Скелетные стволовые клетки ценны, потому что считается, что они могут излечить многие виды повреждений костей скелета, но их трудно найти, так как исследователи не знают точно, как они выглядят и где они находятся.

Исследователи из Мичиганского университета идентифицировали тип скелетной стволовой клетки в «зоне отдыха» эпифизарной пластинки роста, которая представляет собой специальную хрящевую ткань и является важным фактором роста кости.

Изображена пластина роста (темная полоса посередине) и красные клетки – те, которые простираются от зоны покоя (верхняя часть темной полосы) и достигают дна. Зеленые клетки – остеобласты, кости, образующие клетки, самое дно – кости и костный мозг. Фото: Noriaki Ono

Нориаки Оно, помощник профессора стоматологии U-M, рассказал, что размещение скелетных стволовых клеток в зоне покоя имеет смысл, поскольку широко распространено мнение, что стволовые клетки остаются «спящими» до тех пор, пока они не понадобятся.

Чтобы найти клетки, Нориаки и его коллеги использовали флуоресцентные белки для обозначения определенных групп клеток у мышей и далее отслеживали судьбу этих клеток с течением времени. Таким образом, они узнали, как клетки ведут себя в естественных условиях на протяжении всего жизненного цикла, а не в чашке Петри.

Клетки, которые они обнаружили, соответствовали трем самым важным критериям скелетных стволовых клеток: они становятся клетками, которые делают хрящ и кости и поддерживают производство клеток крови.

Это может быть только один тип скелетных стволовых клеток, сказал Нориаки, но это важное начинание.

«Понимание этих специальных стволовых клеток в пластине роста поможет понять, почему некоторые типы деформаций костей и их хрупкие заболевания могут возникать у некоторых пациентов», – сказал он.

Пластина роста состоит из разных слоев, с зоной отдыха в верхнем слое. Долгое время считалось, что клетки в зоне покоя не делятся, но группа Нориаки обнаружила, что некоторые клетки в зоне отдыха пробуждаются и начинают быстро делить хондроциты – клетки, которые производят «красивые» столбцы (которые выглядят как стек блинов) и могут поддерживать рост костей.

Некоторые из клеток в зоне покоя проходят весь путь от верхнего до нижнего слоя пластины роста, а некоторые из них фактически проходят через пластину роста и попадают в полость костного мозга, создавая остеобласты (клетки, которые формируют кость) и стромальные клетки костного мозга, которые поддерживают клетки крови.

Нориаки был удивлен, узнав, что клетки в зоне отдыха «не просто ленивы и ничего не делают, а они очень трудолюбивые клетки, они могут иногда просыпаться и продолжать делать хондроциты».

В течение многих лет использовалось предположение, что хондроциты у основания пластинки роста умирают, но данное исследование предоставляет определенные доказательства того, что они выживают и продолжают формировать кость, сказал он.

Koji Mizuhashi, Wanida Ono, Yuki Matsushita, Naoko Sakagami, Akira Takahashi, Thomas L. Saunders, Takashi Nagasawa, Henry M. Kronenberg, Noriaki Ono. 

Resting zone of the growth plate houses a unique class of skeletal stem cells. 

Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0662-5