Механическая среда влияет на восстановление клеток сухожилий

Сотрудники Queen Mary University of London установили, что популяция клеток сухожилий демонстрирует выраженную реакцию на изменения физического окружения. Результаты работы, опубликованные в журнале Advanced Science, предоставляют новый инструмент для изучения тендинопатии — распространенного состояния, вызывающего длительную боль и ограничение подвижности у людей и многих животных.

Различия в механической среде тканей

Сухожилия соединяют мышцы с костями, передавая силы, необходимые для ходьбы, бега и подъема тяжестей. Для понимания причин деградации этих тканей и сложностей их лечения требуется детальный анализ различных типов клеток внутри них. Сухожилие состоит из пучков коллагена, называемых фасцикулами, между которыми расположена более мягкая ткань — межфасцикулярный матрикс (IFM).

Клетки в этих зонах находятся в разных механических условиях, что предполагает возможность различной реакции при изменениях среды, связанных со старением, травмами или болезнями. Исследователи изолировали клетки IFM и клетки фасцикулярного матрикса (FM), чтобы сравнить их поведение на поверхностях разной жесткости в контролируемых лабораторных условиях.

Реакция клеток на жесткость поверхностей

В то время как клетки FM оставались практически неизменными, клетки IFM модифицировали свою внутреннюю структуру и быстро меняли активность генов, отвечающих за функцию сухожилий и производство внеклеточного матрикса. На жестких поверхностях эти клетки также теряли способность к размножению.

«Наши выводы показывают, что разные клетки сухожилий могут реагировать на изменения механической среды совершенно по-разному. Это важно, поскольку структура и жесткость сухожилий могут меняться во время болезни, и нам нужно понимать, как отдельные клеточные популяции реагируют на эти изменения», — заявил ведущий исследователь доктор Саймон Гроссеми из Queen Mary University of London.

Восстановление функций в мягкой среде

Перемещение клеток IFM обратно на более мягкие поверхности, имитирующие их обычное окружение, привело к обратимости нескольких эффектов. Форма клеток и их способность к делению восстановились, а некоторые изменения в активности генов также были нивелированы.

«Восстановление, которое мы наблюдали при возвращении клеток IFM в более мягкую среду, было особенно интересным. Оно подчеркивает, насколько важным фактором является физическое окружение для поддержания поведения и характеристик этих клеток», — отметила главный научный сотрудник профессор Хейзел Скрин.

Эти данные указывают на возможность обратить вспять некоторые изменения в поведении клеток сухожилий путем изменения их окружения. Изучение этой реакции может помочь ученым понять, как тканевая среда формирует способность клеток поддерживать здоровье сухожилий или способствовать развитию заболеваний.

Новый метод исследования повреждений

Работа не доказывает, что клетки IFM являются причиной тендинопатии, и не предлагает готового метода лечения. Ее непосредственный вклад заключается в создании экспериментальной системы для изучения этих вопросов, включая метод лабораторного культивирования, сохраняющий важные характеристики клеток IFM. Это значимо, так как извлечение клеток из естественной ткани само по себе может изменить их поведение.

Полученные результаты могут также продвинуть исследования травм и восстановления сухожилий у животных, позволяя ученым сравнивать клеточные реакции между видами. Особый интерес представляют лошади, чьи сухожилия выдерживают значительные нагрузки во время движения и спортивных занятий.