Управлять заживлением шрамов можно, блокируя ген циркадного ритма

Заживление ран после травм, операций и ожогов является одним из важных этапов выздоровления. Нарушение адекватных процессов заживления может приводить к формированию гипертрофических рубцов. В этом случае в тканях повышено содержание коллагена и соотношение его типов отличается от нормального. В результате шрам не соответствует окружающим тканям по цвету и текстуре и может возвышаться над кожаными покровами. Кроме внешнего вида нарушается и функциональность участка кожи со шрамом — теряются ее эластичность и прочность. Группа ученых из США показала, что медикаментозное воздействие на гены циркадного ритма потенциально может препятствовать образованию гипертрофических рубцов.

В процессе нормального заживления происходит миграция и дифференциация иммунных клеток, которые контролируют переход от воспалительной фазы к пролиферативной. Ранее уже было показано, что циркадные ритмы влияют на активность популяций иммунных клеток. Существуют также свидетельства того, что у мышей и людей травмы, полученные в период отдыха, заживают хуже, чем полученные в период активности. Это делает систему циркадных ритмов привлекательной терапевтической мишенью для контроля за процессами заживления. В предыдущей работе исследовательская группа показала, что у мышей с нокаутом гена нейронного PAS-доменного белка 2 (Npas2) раны заживают быстрее и отложения коллагена на месте повреждения меньше. Npas2 — один из ключевых регуляторов циркадных ритмов. В новой работе команда изучила перспективы медикаментозного воздействия на данный ген.

Ученые провели скрининг 1 120 препаратов, одобренных к применению Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Скрининг состоял из двух этапов. На первом препараты вносили в культуру клеток, несущих репортер LacZ в гене Npas2. Изменения активности Npas2 оценивали по активности β-галактозидазы. Снижение экспрессии Npas2 потенциально может быть связано с цитотоксичностью препарата. Поэтому на втором этапе скрининга проводилась оценка жизнеспособности клеток с помощью измерения миграционной активности.

По результатам скрининга было отобрано пять препаратов, которые лучше всего снижали экспрессию Npas2 при наименьшей токсичности. Препараты были обозначены как Dwn1-5. В дополнительных тестах все пять препаратов в разной степени повышали выживаемость человеческих дермальных фибробластов в культуре. Это подтверждает, что регуляторный эффект не связан с цитотоксичностью.

Для оценки терапевтического потенциала препаратов группа изучила их влияние на синтез коллагена. Эти тесты также проводились на культуре фибробластов. Обработка клеток Dwn1 и Dwn2 приводила к значимому снижению отложения коллагена по сравнению с контрольной необработанной культурой. Dwn3 приводил к увеличению синтеза коллагена по сравнению с контролем. Dwn4 и Dwn5 не оказывали влияния на отложение коллагена. По результатам этой части исследования Dwn1 и Dwn2 были отобраны для дальнейшего изучения.

Dwn1 успешно снижал экспрессию генов коллагена 1 (COL1A1, COL1A2) и 2 (COL3A1). Dwn2 не оказывал эффекта на экспрессию генов коллагена.

Наконец, ученые показали, что и Dwn1, и Dwn2 препятствуют дифференциации фибробластов в миофибробласты — последние играют критическую роль в патофизиологии гипертрофических рубцов. Оба препарата также повышали миграционную активность клеток.

Таким образом, работа показала потенциальную применимость медикаментозного воздействия на экспрессию Npas2 для ускорения процессов заживления и предотвращения формирования гипертрофических рубцов. Работа может стать основой для дальнейших испытаний Dwn1 и Dwn2 на животных моделях.

Нарушения циркадных часов могут способствовать развитию колоректального рака