Хотя у некоторых позвоночных животных, например, у тритонов, есть способность к регенерации конечностей, а у млекопитающих такая способность утеряна почти полностью. Недавно японские исследователи показали, что сигнальный белок Bone Morphogenetic Protein 7 способствует частичному восстановлению лучевой и локтевой костей в ампутированной передней конечности мышей.

Давно известно, что хвостатые амфибии, и, в частности, тритоны, могут отращивать заново утраченную часть конечности. У тритонов конечность восстанавливается после перерезки на любом уровне. Частично регенерируют конечности и у бесхвостых амфибий: если обрезать конечность головастику шпорцевой лягушки на ранней стадии развития, то они полностью восстановят конечность, а у более взрослых головастиков способность к регенерации конечности падает, и после отрезания конечности у них восстанавливается лишь хрящевая шипообразная структура. Способности к регенерации конечности у млекопитающих очень ограничены: например, у людей, также как у мышей, способны регенерировать кончики пальцев до первого сустава.

Известно также, что белки из группы Bone Morphogenetic Protein способствуют росту костной ткани и что BMP7 – один из основных игроков в этом процессе. Ранее было показано, что белки этой группы принимают важное участие в регенерации кончиков пальцев у мышей. Хироюке Иде, сотрудник кафедры Биологии Развития и Нейробиологии Университета Тохоку (Сендай, Япония) и его коллеги решили изучить влияние белков группы Bone Morphogenetic Protein на формирование кости и хряща в ампутированной конечности мыши.

После ампутации передней конечности (путем перерезки лучевой и локтевой костей) ученые имплантировали в рану кусочки желатина (в контроле) либо кусочки желатина, пропитанные белками в определенных концентрациях. В контроле (подсаживали кусочки желатина без пропитки белками) не наблюдалось формирования на месте ранения ни хряща ни кости. Однако, если кусочки желатина пропитывали BMP7 а затем подсаживали в рану животных, то такая операция приводила к образованию хряща и костной ткани, причем эффект зависел от концентрации белков.

Обработка раны 320 нанограмм BMP7 приводило к восстановлению длинных костей (как правило, это были две параллельно ориентированные кости) в течение 10 дней, а обработка дозой в 160 нанограмм – лишь к образованию небольших костей. Образованию костей предшествовало образования хряща, именно так оно и происходит в ходе индивидуального развития. Доза в 80 нанограмм BMP7 вообще не способствовала восстановлению кости. Небольшое стимулирование роста костей давала также обработка белком BMP2, а BMP3 BMP4 BMP6 не имели никакого эффекта. Кроме того, агонист сигнальной молекулы Hedgehog (Hg-Ag 1.8) усиливал эффект BMP7, но сам по себе не влиял на регенерацию костной ткани.

Ученые надеются, что их открытие может найти приложение в разработке методов восстановления костной ткани у больных.

Источник новости: Hiroyuki Ide. Bone Pattern Formation in Mouse Limbs after Amputation at the Forearm Level. Developmental Dynamics 241: 435-441. 2012.

Пересказал А. Ермаков