Maus-Studie zeigt Nerven-Signalweg entscheidend für die Heilung von Frakturen

Stöcke und Steine brechen vielleicht den Knochen, aber die Heilung erfordert die Produktion eines proteins, signal, stimuliert die Erzeugung, das Wachstum und die Verbreitung von lebenswichtigen Nervenzellen, oder Neuronen, während die Verletzten Bereich. Das ist das Ergebnis einer jüngsten Johns Hopkins Medicine Studie verwendeten Mäuse, um zu zeigen, was wahrscheinlich erfolgt während der menschlichen Fraktur-Reparatur als auch.

„Ein besseres Verständnis, wie Nervenzellen arbeiten in Knochen konnte Sporn die Entwicklung der neuron regenerierende Therapien für Menschen mit Erkrankungen, bei denen Nerven-Schäden üblich ist, wie diabetische Neuropathie“, sagt Aaron W. James, M. D., Ph. D., außerordentlicher professor der Pathologie an der Johns Hopkins University School of Medicine und co-senior-Autor der Studie, beschrieben im Journal of Clinical Investigation“.

„In der Regel Menschen mit diesen Bedingungen haben auch Probleme mit Knochen reparieren“, fügt er hinzu.

Im wesentlichen, die Wissenschaftler sagen, Ihre Ergebnisse in den Mäusen zeigen, dass an den Bruchstellen, zwei Proteine—ein namens-tropomyosin-rezeptor-kinase-A (TrkA, und das andere bekannt als Nerven-Wachstumsfaktor oder NGF zu binden, zusammen, um das Startsignal für die innervation, die die Versorgung der Nerven, und nachher, von neuem Knochen. Sie sagen, dass dieser Prozess kann ähnlich dem Mechanismus, der für den menschlichen Knochen reparieren.

„Wir haben gezeigt, dass, wenn TrkA, und wiederum, NGF, wurden aus dem Prozess genommen, es war eine drastische Reduzierung der nicht nur in der innervation, sondern auch in die drei follow-up-Aktivitäten, die entscheidend für die erfolgreiche Erholung von einer Fraktur: Bildung von Blutgefäßen, die Produktion von Knochen-Synthese von Zellen und Mineralisierung neuen Knochens“, sagt James. „In der Tat, die fallen insgesamt in diesen Indikatoren von Knochen reparieren war zwischen 60% und 80%.“

Zuerst identifiziert werden, die in den 1950er Jahren, NGF jetzt bekannt ist, direkt das Wachstum, die Pflege, Verbreitung und Erhaltung von Nervenzellen im ganzen Körper. Es hilft auch, die Zellen warnen das Gehirn, wenn Gewebe, einschließlich Knochen, Schmerzen von einer Verletzung oder Krankheit. Die Untersuchung dieser Verbindung, James sagt, ist, was führte die Forscher vermuten, dass NGF könnte auch spielen eine wichtige Rolle in der Skelett-Reparatur.

„Wenn die Droge Unternehmen in den letzten Jahren entwickelt und durchgeführt, die menschlichen versuche der anti-NGF-Agenten zur Verringerung der Schmerzen von arthritis und anderen Erkrankungen, Sie fanden, dass eine Anzahl der Patienten erlitten ungewöhnliche Knochenbrüche“, sagt der Johns-Hopkins-Forscher und co-senior-Autor Thomas Clemens, Ph. D. „Andere Studien etwa zur gleichen Zeit zeigte, dass die Knochen von Kindern mit einer seltenen genetischen mutation verhindert die Produktion von TrkA kann nicht heilen, sowie nach Verletzung, was auf einen Zusammenhang zwischen diesem Signalweg und Knochen-Reparatur-Mechanismen.“

Eine 2016-Studie von Clemens und anderen zur Verfügung gestellt einige der ersten Hinweise, dass NGF fördert das einwachsen von Nerven während der Entwicklung der langen Knochen in eine Maus, und dass ohne Sie eine ordnungsgemäße Knochenbildung behindert. Die aktuelle Studie wurde entwickelt, um besser zu definieren, wie NGF-TrkA-Signaltransduktion beteiligt sein könnten.

Um dies zu erreichen, James Clemens und Ihre Kollegen untersuchten Mäuse mit stress Frakturen der ulna, der forelimb Knochen entspricht je dünner und länger das der beiden Knochen im menschlichen arm.

Für Ihre experimentellen Gruppen, die Forscher nutzten zwei verschiedene Methoden zum blockieren neuronale einwachsen während der Reparatur. Eine Gruppe von Mäusen, die genetisch gezüchtet, nicht zu reagieren, um TrkA und gegeben ein Medikament, das inaktiviert Chemische Signaltransduktion durch die protein. Die zweite Gruppe von Mäusen erhielt eine Droge, die tötet, die Nervenfasern.

„Unter den Mäusen, denen TrkA-Signaltransduktion, gab es eine signifikante Reduktion—so viel wie 80% im Vergleich mit einer Kontrollgruppe von normal funktionierenden Mäuse—in der Anzahl der Nervenfasern, erschienen in der Fraktur,“ James sagt. „Wir sahen auch weniger Osteoblasten [Knochen-produzierenden Zellen] und wiederum, weniger Mineralisierung neuen Knochens.“

„Diese Ergebnisse zeigen, dass die Fraktur zu reparieren ist wirklich abhängig von der neuronalen Signaltransduktion der Regie von TrkA-exprimierende Nervenfasern“, erklärt er.

Die Forscher nächsten plan zu studieren, wie die NGF-TrkA-Signalwegs und der daraus resultierenden Skelett-Reparatur-Prozess zu reagieren, wenn der Umgang mit der Entfernung eines Knochen-segment, eher als einfach nur eine Pause.