Diabetes: stimulerende botstamcellen kunnen breukherstel verbeteren


Diabetes: stimulerende botstamcellen kunnen breukherstel verbeteren

Onderzoekers hebben een eiwit ontdekt die botstamcellen in muizen met diabetes stimuleert, zodat de dieren beter na een fractuur genezen. Zij suggereren dat dit kan leiden tot een nieuwe behandeling om botherstel bij mensen met diabetes te verbeteren.

Botten van normale muizen (bovenkant) vormen grotere bolletjes tijdens het helen, wat tot sterkere reparatie leidt. Bonen van diabetische muizen (bodem) hebben echter kleinere calluses, wat leidt tot meer broze genezen botten.

Beeldkrediet: Ruth Tevlin et al.

Het team, van de Stanford University School of Medicine in Palo Alto, CA, rapporteert de bevindingen in het tijdschrift Science Translational Medicine .

Michael T. Longaker, een professor in plastische en reconstructieve chirurgie en een van de senior auteurs van de studie, vat het werk op:

"We hebben de reden ontdekt waarom sommige patiënten met diabetes niet goed genezen van fracturen, en we hebben een oplossing gevonden die lokaal kan worden toegepast tijdens de operatie om de pauze te herstellen."

Diabetes is een chronische ziekte die optreedt wanneer het vermogen van het lichaam om insuline te produceren of te reageren - een hormoon dat bloedsuiker regelt - is aangetast.

Verhoogde bloedsuikerspiegel (hyperglycemie) is een veel voorkomend effect van onbeheerde diabetes en kan met verloop van tijd ernstige schade veroorzaken in veel delen van het lichaam, met inbegrip van het hart, bloedvaten, ogen, nieren en zenuwen.

Tegenwoordig zijn er meer dan 420 miljoen mensen met diabetes wereldwijd - bijna vier keer zo veel als in 1980 (108 miljoen).

Probleembeheersing is een van de vele gezondheidskomplikaties die mensen met diabetes ervaren; Na een pauze of breuk kunnen hun botten slecht genezen.

"Diabetes is wereldwijd rampant," zegt prof. Longaker, "en elke verbetering van het vermogen van getroffen mensen om fracturen te genezen kan een enorm positief effect hebben op hun kwaliteit van leven."

Vermindering van de stamcellenactiviteit in de diabetische muizen

In hun studie bleek prof. Longaker en collega's een vermindering van de botstamcelactiviteit bij muizen geteeld om diabetes te ontwikkelen, evenals in botmonsters van diabetespatiënten die gezamenlijke vervangingen hadden ondergaan.

  • Schattingen suggereren dat ongeveer 8,5 procent van de volwassenen diabetes heeft
  • De ziekte is een belangrijke oorzaak van nierfalen, blindheid, hartaanvallen, beroerte en onderste amputatie van de ledematen
  • De tarieven van diabetes zijn sneller gestegen in de midden- en lage-inkomenslanden.

Leer meer over diabetes

In verdere experimenten ontdekten ze een eiwit dat de botstamcellen stimuleert. Toen ze het eiwit aan botbreukplaatsen in de muizen toonden, verhoogde het de expressie van belangrijke signaalproteïnen en verbeterde genezing in de dieren.

De nieuwe studie bouwt voort op het werk dat een aantal van het team heeft bijgedragen, die een populatie cellen in de botten van muizen geïdentificeerd en beschreven die functioneren als skeletstamcellen (SSC's).

Deze volwassen stamcellen hebben de kans om componenten van het skeletstelsel te worden, waaronder bot, kraakbeen en stroma - een deel van het beenmerg.

De onderzoekers bleken te ontdekken dat fractuurheling bij muizen ernstig werd aangetast toen hun SSC-niveaus zeer laag waren.

Deze bevinding kreeg het team afvragen of er een probleem zou kunnen zijn met SSC's bij mensen met diabetes, waarvan de botten vaak slecht volgend fracturen genezen.

Diabetische muizen hadden minder 'hedgehog' signalering eiwitten

Voor de nieuwe studie gebruikt het team muizen om type 2 diabetes te ontwikkelen als ze ongeveer 4 weken oud waren. De dieren vertoonden normale fractuur genezing voor de ontwikkeling van de ziekte. Echter, na het begin was het gerepareerde bot aanzienlijk zwakker en minder dicht dan bot in normale, niet-diabetische muizen.

Het team ontdekte ook dat diabetische muizen 7 dagen na fractuur veel lagere aantallen SSC's hadden in genezende botten dan normale muizen.

Na een reeks experimenten hebben de onderzoekers vastgesteld dat de SSC's zelf normaal functioneerden en dat er geen systemische redenen waren voor de vermindering van de cijfers.

Dit liet de mogelijkheid van een probleem achter met de signalen die de cellen ontvangen van hun omgeving, of niche.

Toen de onderzoekers dichterbij keken, bleken zij dat de diabetische muizen minder "hedgehog" signalering eiwitten produceren, die bekend zijn voor embryonale ontwikkeling, weefselregeneratie en andere belangrijke biologische processen.

Zij bleken ook aan te tonen dat het blokkeren van de egelwegen in niet-diabetische muizen met fracturen de hergroei van bot veroorzaken die zwakker en brosder was dan normaal - net als hun diabetische tegenhangers.

Toename in TNF-alfa geblokkeerde egel signaleringen

Het team vond ook dat het toevoegen van de hedgehog signalering eiwitten terug in de SSC niches van de diabetische muizen hersteld hun vermogen om fracturen zoals normale muizen te genezen.

In een laatste reeks experimenten werkte het team met botmonsters van patiënten met en zonder diabetes die gezamenlijke vervangingen voor osteoartritis hadden ondergaan.

De onderzoekers vergeleken de expressie van eiwitten die belangrijk zijn voor de hedgehog signalering weg in de monsters. Wat ze vonden was vergelijkbaar met de resultaten die zij in de muizen zagen. De botmonsters van diabetespatiënten vertoonden significant verminderde expressie van de signaalproteïnen.

Ze vroegen zich af of de verminderde signalering het gevolg was van het effect dat diabetes-geassocieerde ontsteking op tumornecrosefactor alfa (TNF-alpha) heeft - waarvan bekend is dat ze bij mensen met diabetes optreden.

Het team vond overeenkomstige verhogingen in TNF-alpha in de diabetische muizen. Verdere tests vertoonden deze verhoogde niveaus van de molecuul geblokkeerde expressie van sommige hedgehog signalerende eiwitten.

De onderzoekers waarschuwen echter dat het volledig blokkeren van TNF-alfa kan leiden tot ernstige gevolgen, aangezien het molecuul een sleutelrol speelt bij zoveel andere biologische processen.

Hier hebben we een haalbare strategie voorgesteld om een ​​weefselspecifieke pathologie te omkeren - het onvermogen om effectieve schedelfracturen te genezen - in een complexe metabolische ziekte zoals diabetes, door de lokale toepassing van een verbinding om de activiteit van volwassen stamcellen te stimuleren. We anticiperen dat hedgehog-gemedieerde moleculaire therapieën die direct op stamcellen gericht zijn bij menselijke patiënten therapeutisch kunnen zijn."

Prof. Michael T. Longaker

Ontdek hoe chemische veranderingen de beschikbaarheid van insuline kunnen versnellen.

What Happened When I Stopped Taking My Medication (Video Medische En Professionele 2019).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Ziekte