Феруловая кислота способствует регенерации кости после воздействия радиации

Скелетные стволовые клетки участвуют в регенерации костной ткани. Однако радиационное облучение повреждает стволовые клетки и снижает их способность к пролиферации и остеогенезу. Ученые из Китая показали, что феруловая кислота восстанавливает регенеративные свойства скелетных стволовых клеток мыши. При этом активируются сигнальные пути p38/MAPK и ERK/MAPK.

Credit:
andriano | 123rf.com

При стандартном лечении рака костей поврежденную костную ткань удаляют, а затем проводят радиотерапию. Часто после этого остаются большие дефекты кости, которые плохо заживают. Для восстановления ткани ученые из Китая использовали скелетные стволовые клетки, обработанные феруловой кислотой.

При облучении мышиной бедренной кости число скелетных стволовых клеток (CD105+ и CD140a+) снижалось более чем на 30%. В культуре облученных скелетных стволовых клеток исследователи отметили ингибирование колониеобразования, клеточной пролиферации и снижение экспрессии генов Nanog и Sox2, связанных с самообновлением. Также снизился уровень остеогенной минерализации и экспрессии остеогенных генов, таких как Runx‐2 и OPN.

Исследователи изучили профили экспрессии скелетных стволовых клеток, выделенных из костей облученных и необлученных мышей. Они показали, что 638 генов экспрессировались сильнее, а 198 — слабее в облученных клетках по сравнению с контрольными. Слабее экспрессировались гены, связанные с остеогенезом (Fgf2Stc1Bmpr1b и Clec3b) и пролиферацией (Lama5 и Gata2). Ученые также показали ингибирование фосфорилирования сигнальных путей p38/MAPK и ERK/MAPK.

Когда в культуру облученных клеток добавляли феруловую кислоту — известный антиоксидант — их пролиферация улучшалась, восстанавливалась способность к остеогенезу и колониеобразованию, повышалась экспрессия генов Runx‐2OPN, Nanog и Sox2. Также восстанавливалось фосфорилирование сигнальных путей p38/MAPK и ERK/MAPK. Если в ту же среду добавляли химические ингибиторы этих сигнальных путей, положительный эффект феруловой кислоты сходил на нет.

В эксперименте in vivo задние лапки и низ живота мышей облучали радиацией, а через час удаляли небольшие фрагменты из обеих бедренных костей. Желатиновый микрокриогель с облученными скелетными стволовыми клетками, обработанными или не обработанными феруловой кислотой, вводили в дефект кости. Через одну, две и три недели после этого состояние костей оценивали методом микротомографии.

Инъекция микрокриогеля с облученными стволовыми клетками улучшала регенерацию кости по сравнению с контролем. Эффект был сильнее, если перед трансплантацией скелетные стволовые клетки обрабатывали феруловой кислотой. В этом варианте повреждение регенерировало на 28,3% к седьмому дню, 32,6% к 14-му дню и 38,6% к 21-му дню. Если стволовые клетки не были обработаны феруловой кислотой, эти показатели были значительно меньше — 21,6%, 24,0% и 28,9%. Инактивация сигнальных путей p38/MAPK и ERK/MAPK также нивелировала положительный эффект феруловой кислоты.

Под действием стволовых клеток образовывались костная ткань и коллагеновые волокна вместо соединительной ткани. Авторы исследования надеются, что их результаты помогут в разработке терапии для регенерации костной ткани после повреждения радиацией.

Источник

Liang J.W., et al. // Ferulic acid promotes bone defect repair after radiation by maintaining the stemness of skeletal stem cells // Stem Cells Translational Medicine, published March 22, 2021, DOI: 10.1002/sctm.20-0536

Добавить в избранное

Вам будет интересно