Protein, das das Wachstum der Blutgefäße stimuliert, hilft auch bei der Reparatur gebrochener Knochen

Protein, das das Wachstum der Blutgefäße stimuliert, hilft auch bei der Reparatur gebrochener Knochen
Protein, das das Wachstum der Blutgefäße stimuliert, hilft auch bei der Reparatur gebrochener Knochen
Anonim

Knochen, die sich weigern zu heilen, könnten eines Tages durch ein Medikament, das das Wachstum neuer Blutgefäße stimuliert, in Ordnung gebracht werden, so eine neue Studie der University of California, San Francisco. Bisher wurde das Wachstumsfaktor-Medikament jedoch nur an Mäusen getestet, und es könnte Jahre dauern, bis es in Krankenhäusern eingesetzt wird.

Diese Ergebnisse wurden diese Woche auf der Jahrestagung der OrthopaedicResearch Society in Orlando, Florida, vorgestellt.

Wie Krebs- und Kardiologieforscher bereits wissen, fördert VEGF oder vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor das Wachstum von Blutgefäßen.Onkologen einiger Biotech-Unternehmen führen klinische Studien mit Anti-VEGF-Medikamenten durch, um den Blutfluss zu Tumoren zu reduzieren. Kardiologen untersuchen, ob VEGF bei Patienten mit inoperabler Herzerkrankung neue Blutgefäße sprießen lassen kann, um verstopfte Arterien zu umgehen.

Blutgefäßwachstum, bekannt als Angiogenese, soll auch dabei helfen, die Chemikalien bereitzustellen, die Knochenzellen benötigen, um sich nach einer Fraktur wieder aufzubauen, sagt Jill Helms, PhD, DDS, Assistenzprofessorin für orthopädische Chirurgie an der UCSF. „Die Gefäßinvasion ist einer der kritischen Schritte der Knochenreparatur“, sagte Helms, die mit Zena Werb, PhD, einer Professorin für Anatomie an der UCSF, zusammengearbeitet hat.

Während die meisten gebrochenen Knochen ihre ursprüngliche Stärke innerhalb weniger Wochen wiedererlangen, weigern sich einige Brüche hartnäckig, Monate, Jahre oder länger zu heilen, sagte sie. Wissenschaftler haben einige Faktoren vorgeschlagen, die die Knochenheilung beeinträchtigen können, wie z. B. Ernährung, Krankheiten wie Diabetes und Schäden am Weichgewebe, das den Knochen umgibt.Helms und ihre Kollegen vermuteten, dass eine Weichteilschädigung den richtigen Blutfluss zur Fraktur unterbricht und dass Proteine, die die Angiogenese fördern, wie VEGF, helfen könnten, diese hartnäckigen Brüche zu heilen.

Um VEGF als mögliche Behandlung zu testen, arbeitete Helms' Team mit 20 Mäusen mit gebrochenen Gliedmaßen, die mit schmerzlindernden Medikamenten behandelt wurden. Nachdem sie die Beine dieser Mäuse schienen, verschoben die Forscher die Schiene jeden Tag in eine andere Position, ein Verfahren, das das heilende Wachstum von neuem Knochen verhindert, vermutlich durch die Zerstörung der sich neu bildenden Netzwerke von Blutgefäßen.

Die konsistente und genaue Handhabung dieser winzigen Schienen war eine technische Herausforderung, sagte Helms. „Es erfordert Menschen mit großartigen Händen“, sagte sie, wie zum Beispiel Diane Hu, MD, die Personalspezialistin, die die Technik perfektioniert hat.

Nach 10 Tagen dieser Behandlung zeigten Röntgenaufnahmen, dass nur Knorpel und andere Faserzellen in der Lücke oder Zwischenzone zwischen den gebrochenen Knochenstücken wuchsen.

Helms und ihre Kollegen injizierten dann VEGF-Dosen in die Zwischenzonen von 10 gebrochenen Mausbeinen und gaben 10 anderen Scheininjektionen. Nach zehn Tagen Schienenverschiebung konnten die Forscher Osteoblasten oder Knochenwachstumszellen sehen, die sich in den Interzonen der Mäuse entwickelten, denen VEGF injiziert wurde. Die scheininjizierten Mäuse wiesen immer noch nur Fasergewebewachstum auf. Die VEGF-injizierten Mäuse hatten auch eine viel höhere Expression des Gens Cbfa1, von dem angenommen wird, dass es die Bildung neuer Osteoblasten stimuliert.

Obwohl mehr Forschung notwendig ist, könnte die VEGF-Behandlung dazu beitragen, den tragischen Geschichten von Patienten, die an nicht knöcherner Heilung leiden, ein Happyend zu geben, sagte Ted Miclau, MD, ein orthopädischer Chirurg, der im Labor von Helms arbeitet. "Die Frakturen, die nicht heilen, sind offene Frakturen und solche von Unfällen mit hoher Energie, wie z. B. Hochgeschwindigkeitsautos oder Fußgänger-gegen-Auto-Unfälle", sagte er.

Neben der Untersuchung der Rolle von VEGF bei der Knochenheilung untersucht das Labor von Helms, ob es auch für das embryonale Knochenwachstum wichtig sein könnte.Sie haben begonnen, entweder VEGF oder VEGF-Inhibitoren in die Gliedmaßen von embryonalen Hühnern zu injizieren, während sie sich im Ei entwickeln. Sie werden dann die Auswirkungen von zu wenig oder zu viel VEGF auf die Skelettentwicklung untersuchen.

Andere Forscher, die an dem Projekt mitarbeiteten, waren Mark Lee, MD, Assistenzprofessor für orthopädische Chirurgie an der UCSF, und Christian Oglivie, MD, Postdoktorand CelineColnot, PhD, und Thiennu Vu, MD, PhD, Assistenzprofessor für Medizin an der UCSF.

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