Журнал исследований и терапии стволовых клеток

Абстрактный

Клиническое исследование циркулирующих клеточных и гуморальных биомаркеров, участвующих в регенерации костей после травматических повреждений

Ханс Готлиб, Тобиас В. Клаузен, Мартин Бегстед, Бо С. Олсен, Гуннар С. Лаустен, Йенс Каструп, Джулия С. Йохансен, Метте Найгаард, Карен Дюбкаер и Ханс Э. Джонсен

Предыстория: Заживление переломов включает формирование хряща, кровеносных сосудов и кости, что включает циркулирующие клетки-предшественники, цитокины и факторы роста в сложном гомеостазе регенерации тканей. Здесь мы описываем клиническое исследование циркулирующих клеточных и гуморальных переменных с помощью многопараметрического подхода, зависящего от времени, после травматических повреждений. Материалы и методы: Были изучены две перспективные когорты из 50 пациентов с переломом лодыжки или бедра (когорта 1) или планируемым эндопротезированием тазобедренного сустава (когорта 2), а также соответствующие по возрасту здоровые контрольные группы. Образцы крови своевременно собирались в посттравматический период и анализировались на i) негемопоэтические (CD45neg) мезенхимальные субпопуляции с помощью многопараметрической проточной цитометрии (MFC), ii) глобальное профилирование экспрессии генов (GEP) с помощью микроматрицы и iii) сывороточные воспалительные маркеры, включая фактор роста YKL-40, с помощью иммуноферментного анализа (ELISA). Были проведены комплексные анализы для выявления клеточных и гуморальных паттернов с потенциальным влиянием на регенерацию тканей. Результаты: Посттравматические уровни циркулирующих лейкоцитов, незрелых прогениторных субпопуляций и тромбоцитов, а также YKL-40, IL-6 и CRP варьировались двухфазно и коррелировали с типом травм. Аналитический MFC идентифицировал два второстепенных компартмента крови CD45neg, которые одновременно экспрессировали различные степени CD105, CD133, CD73, VEGF-R, CD144 или CD31, CD34, CD166, CXCR4 соответственно, подтверждая, что мезенхимальные субпопуляции участвуют в заживлении переломов. Анализ с помощью микрочипа выявил посттравматические значительные изменения в экспрессии генов определенных генов с известной связью с воспалением, регенерацией костей и ангиогенезом в циркулирующих мононуклеарных клетках (MNC). Количественное определение YKL-40 методом ELISA выявило более выраженные посттравматические изменения при травмах бедра по сравнению с пациентами с переломами лодыжки (MNC: p=0,0006; YKL-40: p=0,0004). YKL-40 также коррелировал с типом травмы кости, что было зафиксировано по разным уровням у пациентов с плановыми хирургическими заменами тазобедренного сустава и травматическими переломами бедра (p=0,005). Выводы: В настоящем исследовании описывается посттравматический клеточный и гуморальный ответ, зависящий от времени , после плановых замен тазобедренного сустава, переломов лодыжки и бедра. Данные идентифицируют и подсчитывают потенциальные мезенхимальные клетки-предшественники, поддерживающие регенеративную роль. Наконец, анализ задокументировал корреляцию между фактором роста YKL-40 и травмами костей, отделяя его от IL-6 и CRP. Эти наблюдения могут быть использованы для будущей идентификации, изоляции и характеристики циркулирующих клеток, влияющих на регенерацию костей.