Ученые опровергли современные представления о процессе сращения сломанных костей

Сращивающаяся кость с фибрином (внизу) и без. Фото: Jonathan Schoenecker/Vanderbilt University Medical Center

Группа ученых из медицинского центра американского Университета Вандербильта (Vanderbilt University) обнаружила, что современные представления о заживлении переломов не вполне верны. Считалось, что важным для репарации кости в месте перелома является белок фибрин. Однако результаты исследования показали, что фибрин не участвует в репарации. Более того, его концентрация в месте перелома осложняет сращение кости.

«Многие современные фармацевтические протоколы основаны на использовании фибрина для ускорения заживления переломов. На отдельных этапах это может помочь, но мы определенно показали, что он не является необходимым условием», – прокомментировал один из авторов Джонатан Шоэнекер (Jonathan Schoenecker).

Фибрин участвует в коагуляции, его нити формируют своеобразную сеть, которая улавливает тромбоциты, собирая их в сгусток. При переломе повреждаются не только кости, но и многочисленные сосуды, и фибрин помогает сформировать сгустки для прекращения кровотечения. В силу этого фибрин оказывается главным белком в месте перелома, поэтому считалось, что он помогает сращению, образуя каркас для костной мозоли. Шоэнекер с коллегами обнаружили, что у мышей без фибриногена (белок, при расщеплении которого появляется фибрин) процесс заживления костной ткани происходит нормально.

Та же группа ученых ранее показала важность ангиогенеза (образования сосудов) для репарации костей после переломов. Используя специально разработанные методы визуализации, они отследили процессы ангиогенеза и сращения костей. Оказалось, что сосудистые русла сначала появляются на концах перелома, а затем удлиняются и соединяются. Только после этого восстанавливается костная ткань.

В этом процессе коагуляция (образование сгустков) препятствует аностомозу (соединению сосудов) и последующему заживлению костей, поэтому фибрин важен сразу после травмы, но впоследствии должен быть удален из места перелома – что и происходит в норме с помощью энзимов, расщепляющих и выводящих его.

В новом эксперименте команда ученых продемонстрировала, что у мышей без энзимов, расщепляющих фибрин, нарушаются васкуляризация и сращение кости. Генетические манипуляции по выведению фибриногена (и, соответственно, фибрина) восстанавливали нормальный ход репарации.

Открытие объясняет, почему ожирение, диабет, курение и пожилой возраст больных ухудшают сращение переломов: все эти факторы связаны с менее эффективным удалением фибрина. Это же может служить объяснением быстрого процесса сращения у детей: их уровень фибриногена примерно вполовину ниже, чем у взрослых. «Если бы мы могли понизить уровень фибриногена – или увеличить активность энзимов, которые выводят его – мы могли бы сделать взрослых похожими на детей и улучшить их восстановление», – говорит Шоэнекер.

Ученые обнаружили еще один неожиданный факт: у мышей, у которых фибрин не выводился, развивалась гетеротопическая оссификация – формирование костной ткани в мышцах.