Потискане на калциевата сигнализация предотвратява спинална стеноза

Учени откриха стволови клетки, чиято нарушена калциева сигнализация причинява лумбална спинална стеноза.

Когато тънкият лигамент в гръбначния стълб стане по-плътен и запълни централния канал, той създава риск от компресия на гръбначните нерви, което от своя страна може да доведе до болка, загуба на чувствителност и ограничена подвижност. Това състояние се нарича лумбална спинална стеноза (LSS) и засяга около 103 милиона души по света. Към 2026-а единственият метод за лечение е операцията, тъй като учените все още не са разкрили биологичния механизъм, по който се развива болестта.

В търсене на алтернатива, екип от Weill Cornell Medicine провежда изследване, което да покаже защо лигаментът е изложен на хипертрофия. Основавайки се на факта, че абнормният растеж се отключва от активирани стволови клетки в тъканта, които произвеждат прекалено голям брой клетки на лигамента, специалистите решават да открият кои стволови клетки отговарят за образуването на сухожилия и лигаменти. Те се натъкват на универсални стволови клетки, чиято хиперактивност в долната част на гръбнака се свързва с лумбалната спинална стеноза.

Стволови клетки на лигамента и сухожилието

Тъй като сухожилията и лигаментите са изградени от сходни и трудни за различаване подобни на фибробластни клетки, откриването на истинските стволови клетки се оказва трудно начинание. Нито едно от по-старите изследвания не успява да докаже, че клетките могат да се възобновяват сами и да се превръщат в различни видове клетки на сухожилията и лигаментите.

За да изолират стволови клетки, учените разграждат тъканта на отделни клетки и прилагат поточна цитометрия и клетъчно сортиране, за да картографират отделните маркерни профили. С присаждането на различни клетъчни подгрупи, което цели да покаже кои клетки от кои се получават, екипът открива точната популация на върха на клетъчната йерархия.

За да потвърдят своето откритие инвиво, изследователите от Weill Cornell Medicine използват линейно трасиране и специална баркод система за проследяване мутациите по време на клетъчното делене и живота на клетките във времето. Матю Грийнблат, доцент по патология от Weill Cornell Medicine и съавтор на проучването подчертава, че проведените експерименти доказват, че са открили правилния вид стволови клетки. Учените установяват, че тези клетки се намират в специфична област в тъканта на сухожилията и лигаментите на мишките, която играе ролята на резервоар за регенериране на тъкани.

Въз основа на събраните данни, те успяват да идентифицират подобна популация от стволови клетки в проби от човешки лигаменти, взети по време на операция. Съавторът на проучването Линглинг Ху уточнява, че човешките стволови клетки се саморегенерират и допринасят за образуването на нови клетки на лигамента.

Механични и молекулни причини за лумбална спинална стеноза

Екипът стига до заключението, че хипермобилността в гръбначния сегмент е водещ рисков фактор за развитие на LSS. Тя отключва биологична каскада, която предизвиква приток на калций към стволовите клетки и активира калций-зависими транскрипционни фактори. Вследствие на тези процеси тъканта започва да се удебелява и разраства.

С помощта на генетични методи изследователите успяват също така да предизвикат растежа на тъканта като засилят калциевата сигнализация в стволовите клетки от здрави лигаменти. Откритието доказва, че дори само този молекулен механизъм е напълно достатъчен за абнормен растеж, какъвто се наблюдава при пациенти с LSS.

При сравнението на тъкан от лигамент на човек, диагностициран с лумбална спинална стеноза, с тъкан от човек с дискова херния, се оказва, че концентрацията на стволови клетки е значително по-висока в тъканта на пациента със спинална стеноза. След присаждане на стволовите клетки от пациента със спинална стеноза на мишки, става ясно, че те произвеждат много повече изходни клетки, отколкото стволовите клетки в здрава тъкан, което потвърждава тяхната пряка роля за отключването на болестта.

Терапевтични приложения

Учените провеждат друг експеримент, с който доказват, че лекарства за понижаване на кръвното налягане с цел блокиране на калциевите сигнали предотвратяват хипертрофията в животински модели със спинална стеноза. Това означава, че те могат да се окажат добра алтернатива за неоперативно лечение на LSS.