Objav „tukovej chrupavky“ má potenciál v regeneratívnej medicíne

Chrupavka je spolu s kosťou základnou zložkou nášho kostrového systému. Niektoré z jej dôležitých funkcií zahŕňajú poskytovanie tvaru a podpory štruktúram, ako sú uši, nos a priedušnica, a pôsobí ako tlmič nárazov v kĺboch.

Medzinárodný tím výskumníkov pod vedením Kalifornskej univerzity v Irvine (UC Irvine) teraz objavil nový typ kostrového tkaniva, tukovú chrupavku nazývanú ako „lipokartila“, ktorá má potenciál spôsobiť revolúciu v oblasti regeneratívnej medicíny a tkanivového inžinierstva.

„Pružnosť a stabilita lipochrupavky poskytuje poddajnú, elastickú kvalitu, ktorá je ideálna pre ohybné časti tela, ako sú ušné lalôčiky alebo špička nosa, čo otvára vzrušujúce možnosti v regeneratívnej medicíne a tkanivovom inžinierstve, najmä pri defektoch alebo zraneniach tváre,“ povedal Maksim Plikus, profesor vývojovej a bunkovej biológie na UC Irvine a zodpovedajúci autor štúdie.

Biomechanické vlastnosti chrupavky (je pevná, ale pružná) sú spôsobené bunkami nazývanými ako chondrocyty, ktoré vylučujú veľké množstvo extracelulárnej matrice bohatej na kolagén, ktorá obklopuje bunky. Avšak počas predchádzajúcej štúdie, keď vedci skúmali myšie uši, aby našli odpovede na otázky týkajúce sa rastu vlasov, si všimli bunky s vnútornými zásobami tuku v celej ušnej chrupavke hlodavcov. Pri bližšom pohľade zistili, že nový druh tkaniva sa nachádza aj v nose, hlasivkách a hrudníku myší. Výskumníci sa teda rozhodli lepšie porozumieť tejto lipochrupavke.

Hoci sa pôvodne predpokladalo, že ide o adipocyty, teda bunky, z ktorých sa skladá tukové tkanivo, vedci zistili, že namiesto toho ide o osobitný druh kostrovej bunky naplnenej tukom, ktorá sa nazýva ako lipochondrocyt. Zistili, že zásobné jednotky buniek obsahujúce tuk (vakuoly) sú robustné a veľmi stabilné.

U myší sa veľkosť jednotlivých lipochondrocytov nemenila bez ohľadu na to, či boli zvieratá prekrmované až do obezity alebo hladovali. To je rozdiel od adipocytov, ktoré pri obezite svoje lipidové vakuoly naplnia a zväčšia sa, alebo ich vyprázdnia a zmenšia sa počas obdobia hladovania. To znamená, že bez ohľadu na dostupnosť potravy si lipokartila zachovala svoje trvanlivé a pružné vlastnosti, ktoré výskumníci prirovnali k bublinkovej fólii.

„Objav jedinečnej lipidovej biológie lipochrupavky spochybňuje dlhodobé predpoklady v biomechanike a otvára dvere nespočetným možnostiam výskumu,“ povedal Raul Ramos, postdoktorand v Laboratóriu pre vývojovú a regeneratívnu biológiu UC Irvine a hlavný autor štúdie. „Budúce smery zahŕňajú pochopenie toho, ako si lipochondrocyty udržujú svoju stabilitu v priebehu času a molekulárne programy, ktoré riadia ich formu a funkciu, ako aj poznatky o mechanizmoch bunkového starnutia. Naše zistenia zdôrazňujú všestrannosť lipidov mimo metabolizmu a naznačujú nové spôsoby využitia ich vlastností v tkanivovom inžinierstve a medicíne.“

Okrem hlodavcov sa lipoproteíny našli aj v ušiach iných cicavcov, najmä tých, ktoré majú tenké, membránovité uši, ako sú netopiere a vačkovce. Vedci tiež potvrdili, že v bunkách ľudskej chrupavky kultivovaných v laboratóriu z embryonálnych kmeňových buniek sa tvoria hojné lipidové kvapôčky.

Výskumníci vidia veľký potenciál pre využitie lipochrupavky v budúcnosti.

„V súčasnosti si rekonštrukcia chrupavky často vyžaduje odber tkaniva z pacientových rebier - bolestivý a invazívny postup,“ povedal Plikus. „V budúcnosti by sa lipochondrocyty špecifické pre pacienta mohli získať z kmeňových buniek, prečistiť a použiť na výrobu živej chrupavky prispôsobenej individuálnym potrebám. Pomocou 3D tlače by sa tieto vytvorené tkanivá mohli presne tvarovať, čím by sa ponúkli nové riešenia na liečbu vrodených chýb, úrazov a rôznych ochorení chrupaviek.“

Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Science.