Вы когда-нибудь замечали, как порез во рту заживает намного быстрее, чем порез на коже? Ткань десен восстанавливается примерно в два раза быстрее, чем кожа, и с меньшим образованием рубцов. Одна из причин может быть связана с характеристиками мезенхимальных стволовых клеток десен, или GMSC, которые могут давать начало множеству типов клеток.
"Это исследование представляет собой конвергенцию нескольких различных путей, которые мы изучали," говорит Сонгтао Ши, председатель и профессор кафедры анатомии и клеточной биологии Пенсильванской стоматологической медицины и старший автор исследования. "Во-первых, мы как стоматологи знаем, что процесс заживления во рту отличается; это намного быстрее, чем в коже. Во-вторых, в 2009 году мы обнаружили, что десна содержит мезенхимальные стволовые клетки и что они могут принести много пользы в терапевтическом отношении. И, в-третьих, мы знаем, что мезенхимальные стволовые клетки выделяют много белков. Итак, мы спросили, как мезенхимальные стволовые клетки десен высвобождают все эти материалы и ускоряют ли они заживление ран в тканях слизистой оболочки??"
Работа опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Сяосин Коу, приглашенный научный сотрудник Penn Dental Medicine, был первым автором этой работы. Ши и Ко сотрудничали с коллегами Чидером Ченом и Ань Ле из Penn Dental Medicine, а также Яньхэн Чжоу из Пекинского университета, Синтянь Сю из Университета Южной Калифорнии, Лос-Анджелес, Клаудио Джираудо и Марией Л. Санмиллан из Детской больницы Филадельфии и Тао Цай из Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований.
Из более ранней работы группы Ши и других было ясно, что мезенхимальные стволовые клетки выполняют многие из своих функций, высвобождая сигнальные молекулы во внеклеточных везикулах. Итак, чтобы понять, что отличает мезенхимальные стволовые клетки в десне от клеток кожи, команда под руководством Пенна начала со сравнения этих внеклеточных везикул между двумя типами. Они обнаружили, что GMSC содержат больше белков в целом, включая подавляющий воспаление IL-1RA, который блокирует провоспалительный цитокин. IL-1RA также используется в качестве терапии для лечения ревматоидного артрита, воспалительного состояния.
Затем команда увеличила масштаб, чтобы посмотреть, что может контролировать высвобождение IL-1RA и других цитокинов. У них был подозреваемый в протеине Fas, который они ранее связали с иммунной регуляцией. Они обнаружили, что в МСК десен было больше Fas, чем в МСК кожи, и что у мышей с дефицитом Fas наблюдалось снижение уровня IL-1RA, а также снижение секреции IL-1RA.
Дальнейшее молекулярное зондирование показало, что Fas образует белковый комплекс с Fap-1 и Cav-1, чтобы запустить высвобождение небольших внеклеточных везикул. Чтобы определить связь с заживлением ран, они исследовали ткань раны и обнаружили, что уровень IL-1RA был увеличен в GMSC по краям ран. Мышам, лишенным IL-1RA или у которых белок был ингибирован, требовалось больше времени для заживления ран десен.
Напротив, когда исследователи выделили IL-1RA, который секретировался из GMSC, и вводили его в раны, это значительно ускорило заживление ран.
"Мы обнаружили, что мезенхимальные стволовые клетки, и особенно мезенхимальные стволовые клетки десен, выделяют большое количество цитокинов через внеклеточные пузырьки," говорит Коу.
Эти результаты могут иметь особое значение для людей с диабетом, основным осложнением которого является замедленное заживление ран. В ходе исследования исследователи обнаружили, что GMSC у мышей с диабетом были менее способны секретировать внеклеточные везикулы по сравнению с GMSC у здоровых мышей, а их GMSC также имели меньшую секрецию IL-1RA. Введение внеклеточных везикул, секретируемых GMSC здоровых мышей, сокращает время заживления ран у мышей с диабетом.
"Наша статья – лишь часть механизма влияния этих стволовых клеток на заживление ран," Ку говорит, "но я думаю, что мы можем опираться на это и использовать эти клетки или внеклеточные везикулы для борьбы с множеством различных заболеваний, включая замедленное заживление ран, наблюдаемое у пациентов с диабетом."Двигаясь вперед, Ши, Коу и коллеги хотят перенести свою работу в клинику.
"Мы ориентируемся на трансляционную терапию," говорит Ши. "Эти клетки легко получить из десны, что делает их прекрасными клетками для клинического использования. У нас впереди много работы, но я вижу использование этих клеток для уменьшения образования рубцов, улучшения заживления ран и даже для лечения многих воспалительных и аутоиммунных заболеваний."