Cercetătorii identifică modul în care structura matricei defectuoase cauzează moartea celulară în osul recent format
Celulele osoase numite osteocite contribuie la menținerea forței scheletice, dar supraviețuirea osteocitelor recent formate rămâne neclară.
Cercetătorii de la Universitatea Washington din St. Louis au descoperit că eliminarea semnalizării FGFR1 la șoarecii adulți a perturbat matricea osoasă și proiecțiile celulare necesare pentru comunicarea între osteocite, ducând la moartea celulelor în osul nou format. Aceste descoperiri stabilesc o legătură între organizarea matricei osoase, maturarea osteocitelor și supraviețuirea acestora, oferind o bază pentru studii viitoare privind fragilitatea osoasă asociată cu vârsta.
Osteocitele sunt cele mai abundente celule din osul matur și contribuie la sănătatea scheletului prin coordonarea formării și degradării osului. Aceste celule longevive se află în interiorul matricei osoase mineralizate și își extind proiecții subțiri prin canale mici, permițându-le să comunice cu celulele osoase vecine și cu vasele de sânge. Pierderea osteocitelor este asociată cu oase fragile, dar modul în care aceste celule se formează și supraviețuiesc rămâne neclar. Abordând această problemă, echipa de cercetare, condusă de David M. Ornitz, a investigat receptorul 1 pentru factorul de creștere fibroblast (FGFR1), o proteină implicată în dezvoltarea scheletului, prin inactivarea selectivă a genei sale în linia celulară a osului matur la șoareci adulți.
Echipa a analizat țesuturile osoase pentru a observa moartea celulară, markerii de diferențiere, proiecțiile celulare și structura matricei, precum și activitatea genică în osul cortical al șoarecilor și în celulele Ocy454 asemănătoare osteocitelor. De asemenea, au stimulat formarea de os nou prin încărcare mecanică pentru a determina dacă efectele depind de locul în care se formează osul. Rezultatele lor au fost publicate pe 7 septembrie 2026, în Volumul 14 al revistei Bone Research.
Echipa a descoperit că pierderea semnalizării FGFR1 a dus la moartea osteocitelor, dar efectul s-a concentrat în osul recent format, mai degrabă decât în osul existent. Celulele care decedau păstrau markeri asociați în mod normal cu celulele formatoare de os sau cu dezvoltarea timpurie a osteocitelor, sugerând că tranziția către osteocitele complet mature a fost perturbată. De asemenea, cercetătorii au observat un număr mai mic de proiecții celulare și o pierdere semnificativă a rețelei lacunocanaliculare, sistemul microscopic de comunicare care conectează osteocitele cu mediul înconjurător. Când încărcarea mecanică a stimulat formarea de os nou pe o altă suprafață osoasă, moartea osteocitelor a apărut și în acea zonă recent formată.
Experimentele suplimentare au evidențiat matricea osoasă din jur ca un element cheie al problemei. Echipa a constatat o strat subțire de osteoid, materialul bogat în colagen depozitat înainte de a deveni os mineralizat, alături de niveluri reduse ale componentelor matricei. Microscopia a relevat fibre de colagen dezorganizate și anomalii structurale în osul recent format. Aceste modificări au fost detectabile încă de la trei săptămâni după inactivarea FGFR1, când numărul osteocitelor decedate era relativ scăzut, sugerând că perturbarea matricei ar putea preceda și contribui la moartea celulară. În celulele asemănătoare osteocitelor cultivate în laborator, stimularea semnalizării FGF a încurajat proiecții celulare mai lungi, în timp ce blocarea căii a scurtat aceste proiecții.
Se pare că semnalizarea FGFR1 ajută osteocitele recent încorporate să supraviețuiască prin sprijinirea organizării matricei osoase din jur și a proiecțiilor celulare de care au nevoie pentru a se conecta cu mediul lor.
Analizele de expresie genică au susținut această explicație. În osul cortical al șoarecilor și în celulele asemănătoare osteocitelor cultivate, perturbarea semnalizării FGFR a alterat genele implicate în organizarea matricei extracelulare, formarea colagenului, dezvoltarea scheletului și căile neuronale asociate cu proiecțiile celulare. Schimbările suprapuse sugerează că semnalizarea FGFR coordonează atât matricea din jur, cât și programele de expresie genică celulare implicate în maturarea osteocitelor. Inactivarea FGFR1 specific în osteocitele mature nu a produs un fenotip similar de moarte celulară, subliniind importanța FGFR1 în timpul tranziției către osteocitele recent încorporate. „Aceste descoperiri subliniază importanța studiului primelor etape ale maturării osteocitelor pentru a înțelege cum se dezvoltă și se menține structura țesutului osos”, a declarat Ornitz.
Aceste constatări ar putea ghida cercetările viitoare în modul în care îmbătrânirea și fragilitatea osoasă se dezvoltă. Studiul a folosit modele de șoareci și celule cultivate în laborator; nu stabilește un tratament pentru oameni sau demonstrează că manipularea FGFR1 poate preveni pierderea osoasă la oameni. În general, studiul identifică semnalizarea FGFR1 ca un regulator important al matricei osoase, proiecțiilor celulare și supraviețuirii osteocitelor recent formate. Prin evidențierea modului în care defectele din mediul osos recent format coincid cu maturarea celulară afectată și moartea, descoperirile oferă o bază pentru investigarea modului în care țesutul osos sănătos este construit și menținut, și de ce acest proces poate eșua odată cu vârsta.
