پژوهشگران در مطالعه‌ای تازه نشان داده‌اند دو پروتئین به نام‌های ترومبوسپوندین ۱ و ۲ نقش مهمی در تنظیم رفتار سلول‌های ترمیم‌کننده بافت و سازمان‌دهی ماتریکس خارج‌سلولی دارند؛ فرایندی که می‌تواند زمینه‌ساز تشکیل استخوان در بافت‌های نرم بدن پس از آسیب شود.
به گزارش سیناپرس، تشکیل استخوان در بخش‌هایی از بدن که به‌طور طبیعی محل وجود بافت استخوانی نیستند، یکی از عوارضی است که ممکن است پس از آسیب‌های شدید، جراحی‌ها یا سوختگی‌ها بروز کند. این پدیده که در پزشکی با عنوان «استخوان‌سازی نابجا» شناخته می‌شود، می‌تواند با ایجاد درد مزمن، محدودیت حرکتی و اختلال در عملکرد اندام‌ها، کیفیت زندگی بیماران را به‌طور جدی تحت تأثیر قرار دهد.
اکنون نتایج پژوهشی که در نشریه علمی Bone Research منتشر شده، از نقش مهم دو پروتئین در شکل‌گیری این عارضه پرده برداشته است. محققان در این مطالعه نشان داده‌اند پروتئین‌های ترومبوسپوندین ۱ (TSP1) و ترومبوسپوندین ۲ (TSP2) در تنظیم تعامل میان سلول‌های پیش‌ساز مزانشیمی و محیط اطراف آنها نقش دارند؛ تعاملی که می‌تواند مسیر ترمیم بافت را به سمت بازسازی طبیعی یا تشکیل استخوان نابجا هدایت کند.
وقتی ترمیم بافت به تشکیل استخوان نابجا منجر می‌شود
استخوان‌سازی نابجا زمانی اتفاق می‌افتد که سلول‌های بدن در پاسخ به آسیب، به‌جای آنکه صرفاً بافت آسیب‌دیده را ترمیم کنند، فرایند ساخت استخوان را در بافت‌های نرم آغاز می‌کنند. این وضعیت به‌ویژه در اطراف تاندون‌ها، عضلات و سایر بافت‌های همبند می‌تواند مشکلات قابل‌توجهی ایجاد کند.
یکی از عوامل مؤثر در این فرایند، تغییر در ساختار و آرایش ماتریکس خارج‌سلولی است؛ شبکه‌ای از پروتئین‌ها و مولکول‌های زیستی که علاوه بر ایجاد چارچوب ساختاری بافت، در رفتار، رشد و تمایز سلول‌ها نیز نقش دارد.
در این میان، سلول‌های پیش‌ساز مزانشیمی از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. این سلول‌ها قابلیت تبدیل شدن به انواع مختلف سلول‌های بافتی، از جمله سلول‌های استخوان‌ساز را دارند. بنابراین، نحوه تعامل آنها با محیط اطراف می‌تواند سرنوشت نهایی بافت آسیب‌دیده را تعیین کند.
دو پروتئین با دو نقش متفاوت در محل آسیب
پژوهشگران در این مطالعه با استفاده از روش‌های پیشرفته‌ای مانند توالی‌یابی تک‌سلولی RNA، تحلیل فضایی بیان ژن‌ها و تصویربرداری پیشرفته از ساختار کلاژن، عملکرد دو پروتئین TSP1 و TSP2 را در فرایند استخوان‌سازی نابجا بررسی کردند.
نتایج نشان داد این دو پروتئین، اگرچه در یک مسیر زیستی مشترک مشارکت دارند، اما الگوی فعالیت و محل حضور آنها در بافت آسیب‌دیده یکسان نیست.
پروتئین TSP1 عمدتاً در سلول‌های ایمنی موسوم به ماکروفاژها، به‌ویژه زیرگروه‌هایی که در بازسازی بافت و تنظیم محیط التهابی مشارکت دارند، افزایش بیان نشان داد. این پروتئین در ناحیه شکل‌گیری استخوان نابجا حضور بیشتری داشت و به نظر می‌رسد در بازآرایی ماتریکس خارج‌سلولی و فراهم کردن شرایط لازم برای پیشرفت فرایند استخوان‌سازی نقش داشته باشد.
در مقابل، پروتئین TSP2 بیشتر در سلول‌های پیش‌ساز مزانشیمی اطراف ناحیه تشکیل استخوان نابجا مشاهده شد. این الگو نشان می‌دهد TSP2 احتمالاً در تنظیم رفتار این سلول‌ها و سازمان‌دهی ساختار کلاژن در محیط اطراف آنها نقش مهمی ایفا می‌کند.
به بیان دیگر، یافته‌های پژوهش حاکی از آن است که TSP1 و TSP2 از مسیرهای متفاوت، اما مکمل، در تنظیم محیط بافتی و هدایت سلول‌ها به سمت تشکیل استخوان نابجا مشارکت دارند.
حذف هم‌زمان دو پروتئین، تشکیل استخوان نابجا را کاهش داد
یکی از مهم‌ترین بخش‌های این پژوهش، بررسی عملکرد این دو پروتئین در مدل حیوانی بود.
محققان با استفاده از موش‌های فاقد هر دو پروتئین TSP1 و TSP2، میزان تشکیل استخوان نابجا را پس از ایجاد آسیب بررسی کردند. برای ایجاد مدل آسیب، از ترکیبی از سوختگی پوستی و قطع تاندون آشیل استفاده شد؛ مدلی که امکان بررسی فرایند استخوان‌سازی نابجا پس از آسیب شدید را فراهم می‌کند.
نتایج تصویربرداری و اندازه‌گیری‌های انجام‌شده نشان داد موش‌هایی که هر دو پروتئین را نداشتند، در مقایسه با موش‌های گروه کنترل، حجم بسیار کمتری از استخوان نابجا تشکیل دادند.
این کاهش به‌ویژه در نواحی مربوط به تاندون آشیل چشمگیر بود؛ به‌طوری‌که در برخی بخش‌های تاندون، تقریباً هیچ استخوان نابجایی مشاهده نشد.
با این حال، حذف این دو پروتئین فقط بر میزان استخوان‌سازی تأثیر نگذاشت، بلکه ساختار ماتریکس خارج‌سلولی را نیز تغییر داد. بررسی رشته‌های کلاژن نشان داد که در موش‌های فاقد TSP1 و TSP2، آرایش و نظم این رشته‌ها به‌طور محسوسی مختل شده است.
همچنین میزان برخی آنزیم‌های مرتبط با بازسازی و تثبیت ماتریکس خارج‌سلولی، از جمله PLOD2، LOXL2 و MMP14، در بافت آسیب‌دیده کاهش یافته بود.
این یافته‌ها نشان می‌دهد پروتئین‌های مورد بررسی صرفاً در تحریک تشکیل استخوان نقش ندارند، بلکه در سازمان‌دهی محیطی که سلول‌ها در آن فعالیت می‌کنند نیز مؤثرند.
سرنخ تازه‌ای درباره تنظیم فعالیت سلول‌های پیش‌ساز
بخش دیگری از پژوهش به بررسی سازوکارهای مولکولی تنظیم فعالیت TSP2 اختصاص داشت.
محققان با تحلیل شبکه‌های تنظیم ژنی، پروتئینی به نام FUBP1 را به‌عنوان یکی از تنظیم‌کننده‌های احتمالی بیان ژن Thbs2 شناسایی کردند.
برای بررسی بیشتر این ارتباط، آنها فعالیت FUBP1 را در سلول‌های پیش‌ساز مزانشیمی با استفاده از روش خاموش‌سازی ژن کاهش دادند. نتایج نشان داد با کاهش بیش از ۵۰ درصدی بیان FUBP1، میزان بیان Thbs2 نیز حدود ۲۵ درصد کمتر شد.
این یافته احتمال دخالت FUBP1 در تنظیم بیان TSP2 را تقویت می‌کند، هرچند پژوهشگران تأکید دارند که برای مشخص شدن ارتباط مستقیم یا غیرمستقیم این دو مولکول، بررسی‌های بیشتری مورد نیاز است.
آیا می‌توان از این یافته برای پیشگیری از استخوان‌سازی نابجا استفاده کرد؟
اهمیت اصلی این پژوهش در شناسایی یک مسیر زیستی جدید برای درک بهتر استخوان‌سازی نابجا نهفته است. نتایج نشان می‌دهد تنظیم فعالیت ترومبوسپوندین‌ها می‌تواند بر رفتار سلول‌های پیش‌ساز مزانشیمی، آرایش کلاژن و در نهایت میزان تشکیل استخوان نابجا تأثیر بگذارد.
از این منظر، TSP1 و TSP2 می‌توانند اهداف بالقوه‌ای برای توسعه روش‌های درمانی آینده باشند؛ روش‌هایی که به‌جای مداخله مستقیم در فرایند استخوان‌سازی، محیط اطراف سلول‌ها و تعاملات مولکولی مؤثر در شکل‌گیری این عارضه را هدف قرار می‌دهند.
البته هنوز نمی‌توان از این یافته‌ها به‌عنوان یک روش درمانی آماده برای بیماران یاد کرد. بخش عمده آزمایش‌های عملکردی این مطالعه روی مدل‌های حیوانی انجام شده و اگرچه بررسی داده‌های پیشین مربوط به بیماران مبتلا به استخوان‌سازی نابجای عصبی نیز افزایش بیان ژن‌های THBS1 و THBS2 را نشان داده است، اثربخشی و ایمنی هدف قرار دادن این پروتئین‌ها در انسان هنوز به مطالعات تکمیلی نیاز دارد.
پژوهشگران همچنین تأکید کرده‌اند که در تحقیقات آینده باید نقش اختصاصی TSP1 در سلول‌های ایمنی و TSP2 در سلول‌های پیش‌ساز مزانشیمی با جزئیات بیشتری بررسی شود.
این مطالعه که در ۱۹ ژانویه ۲۰۲۶ در نشریه Bone Research منتشر شده است، گام دیگری در شناخت ارتباط میان ساختار ماتریکس خارج‌سلولی، رفتار سلول‌های ترمیم‌کننده بافت و تشکیل استخوان نابجا به شمار می‌رود؛ ارتباطی که شناخت دقیق‌تر آن می‌تواند در آینده مسیرهای تازه‌ای برای پیشگیری از عوارض ناشی از آسیب‌های شدید و جراحی‌ها پیش روی پزشکی باز کند.
منبع: