Обнаружен «выключатель», имеющий важное значение для заживления ран

Учёные из Института медицинской биологии A*STAR выявили молекулярные «выключатели», которые контролируют перемещение клеток кожи, необходимых для закрытия и заживления ран. Это особенно значимо для диабетиков и других пациентов, которые страдают от хронических ран, таких ран, которые не заживают или заживают годами, восприимчивы к инфекции и могут вести к ампутации. Этот переключающий механизм может стать ключом к развитию методов терапии, которые предотвратят или уменьшат развитие хронических ран.

Учёные обнаружили, что крохотная «микро-РНК» молекула под названием miR-198 контролирует несколько различных процессов, которые способствуют заживлению раны, удерживая их в выключенном виде в здоровой коже. Когда кожа повреждается, производство miR-198 быстро прекращается, и уровень miR-198 падает, запуская многие процессы заживления раны.

В незаживающих ранах у диабетиков miR-198 не исчезает, и заживление раны оказывается заблокированным. Поэтому miR-198 идентифицируют, как потенциальный диагностический биомаркер для незаживающих ран. Эти данные недавно были опубликованы в престижном журнале «Природа» (Nature).

Исследование, ведущее к данному открытию, проводилось в сотрудничестве с Институтом биоинформатики A*STAR, Клиникой Национального университета в Сингапуре и Центром диабета Джнана Сандживини в Бангалоре, Индия.

Важность данного открытия

Хронические раны у пациентов с диабетом являются тяжёлым бременем мирового здравоохранения и наиболее частой причиной ампутаций нижних конечностей. В Сингапуре сахарный диабет является пятым по частоте из наиболее распространённых заболеваний, и один из девяти людей в возрасте от 18 до 69 страдает диабетом. К сожалению, хронические раны в настоящее время плохо изучены и недостаточно поддаются лечению. Хронические раны также имеют тенденцию к появлению у старых и недееспособных пациентов, особенно ограниченных инвалидным креслом или прикованных к кровати.

Доктор Прабха Сампас (Prabha Sampath): «Двигаясь вперед, мы надеемся направить это исследование на улучшение результатов лечения пациентов». «Теперь мы можем опираться на данное исследование, чтобы понять, как мы можем моделировать дефективный «выключатель» в хронических ранах, с помощью воздействия на miR-198 и взаимодействующие с ним молекулы, чтобы разработать новые стратегии для лечения хронических ран», - говорит главный исследователь в Института медицинской биологии и ведущий автор этой статьи. «Наше исследование обеспечивает всестороннее понимание механизма процесса заживления ран».

Профессор Бирджитт Лэйн (Birgitte Lane), руководитель Института медицинской биологии, говорит: «Этот выключатель, как представляется, является совершенно новым, и, вероятно, очень важным регуляторным компонентом в заживлении ран. Плохое заживление ран является тяжелым бременем здравоохранения, и данное открытие является особенно своевременным, учитывая старение населения и глобальный рост диабета. Это открытие дает нам основу для разработки терапевтических методов, которые могли бы значительно уменьшить развитие хронических ран и улучшить медицинскую помощь».

Молекулярный выключатель-«качели» FSTL1-miR-198

Информация, необходимая для выработки микроРНК-198 и белка фоллистатина-1, обнаружена в единственном «сообщении», передаваемом клеткой. Однако, miR-198 и белок FSTL1 не могут производиться в одно и то же время – может производиться либо одно, либо другое. Эти две молекулы также играют противоположные роли: miR-198 (обнаруженная в неповрежденной коже) подавляет миграцию клеток кожи и заживление раны, в то время как белок FSTL 1 (производимый после повреждения) организует миграцию клеток кожи и заживление раны. Регулирующий выключатель обуславливает их продукцию, и осуществляет контроль над «качелями» между неактивными отдыхающими клетками кожи и миграцией клеток, необходимой для заживления ран.

Доктор Сампас и её команда продемонстрировали, что неповрежденная кожа содержит высокий уровень miR-198, но не содержит протеин FSTL1. Они показали, что этот высокий уровень miR-198 предотвращает миграцию клеток кожи, угнетая несколько генов, таких как PLAU, LAMC2 и DIAPH1, которые необходимы в нескольких аспектах в процессе заживления раны. Однако, после травмы miR-198 в ране отключается сигналом от трансформирующего фактора роста В1 (TGF-β1). Это позволяет производиться вместо этого FSTL1, а также разблокировать гены миграции кожи, организуя миграцию клеток кожи в область раны для управления заживлением кожных ран.

Далее учёные исследовали образцы кожи из хронических незаживающих трофических ран у пациентов с сахарным диабетом. Они заметили, что в отличие от здоровой кожи, которая была повреждена, в тех ранах оставались высокими уровни miR-198 (подавление миграции клеток кожи и заживления раны) и отсутствовал белок FSTL1 (организация миграции клеток кожи при повреждении), показывая, что этот «переключатель» не работает в хронических ранах.