Специфические регуляторы остеогенеза

Согласно современным представлениям, процессы пролиферации и дифференцировки родоначальных клеток любой ткани находятся под контролем специфических факторов, имеющих белковое происхождение (Bakwill, 1995). Так, для стромальной ткани было идентифицировано семейство факторов роста фибробластов и трансформирующих факторов роста, для лейкоцитов - гранулоцито-макрофагальный, гранулоцитарный и макрофагальные колониестимулирующие факторы, для эпителия - эпителиальный фактор роста, для красного ростка крови - эритропоэтин (Nicola, 1994). Костная ткань, имеющая мезодермальное происхождение, также имеет специфический индуктор, получивший название морфогенетический белок кости (МБК).

М. Urist в 50-80-х годах провел ряд убедительных экспериментов, показавших, что только органическая составляющая костной ткани обладает способностью к ее аутообразованию. Позднее, в 1971 году этот автор идентифицировал ростовой фактор костной ткани и назвал его МБК. МБК - это димерные гликопротеины с м.м. 30 кД, которые входят в семейство β-трансформирующих факторов роста (ТФР), ответственных за процессы хемотаксиса, деления и дифференцировки костных клеток (Lyons et al., 1990). В настоящее время известно около 7 типов таких белков, 6 из которых имеют очень схожую структуру. Из них при ремоделировании кости большую роль играют МБК-2, 4, 7 (Bakwill, 1995). В раннем эмбриогенезе для образования хрящевой модели кости из мезенхимных клеток необходим МБК-4, затем подключается МБК-2 и МБК-6 (Lyons et al., 1991; Nakayama et al., 2000). Причем последний фактор определяется в кальцифицированной зоне, а МБК-2 - в периостальной. В процессе образования небольших костей (ребра, стопа, кисть) важная роль принадлежит МБК-5. Он принимает участие в регуляции механизма конденсации мезенхимальных клеток в местах их роста. Среди МБК-2 выделяют две формы - МБК-2α и МБК-2β (ранее идентифицировали как МБК-4), гены, которые расположены в 20 и 14 хромосомах человека, соответственно. МБК-3 (остеогенин) и МБК-3β (ростовой дифференцировочный фактор 10-го типа) контролируются генами в 4 и 10 хромосомах (Reddi, 2001). МБК-7, 8, 8(3 или остеогенные протеины 1, 2 или 3-го типов, соответственно, локализуются в 20-й хромосоме. МБК-14, 13, 12 имеют синонимы хрящевые высвобождающиеся морфогенетические протеины 1, 2 и 3-го типов, соответственно (Reddi et al., 2001).

Следует отметить, что морфогенетические протеины оказывают влияние и на формирование нервных волокон, сосудов, зубов, сердца, лимфатической, кроветворной тканей, часто в кооперации с другими регуляторными макромолекулами типа ТФР-β (Lyons et al., 1990). Это свойство придает МБК черты мультифакторного цитокина. Под его действием происходит локальное образование костной ткани в месте его введения (Reddi et al., 1987; Ripamonti et al., 1992).

Протеины семейства МБК обладают не только способностью стимулировать процессы пролиферации и дифференцировки остеогенных прекурсоров, но и оказывают влияние на морфологически дифференцированные клетки - остеобласты и остеоциты, стимулируя их созревание и функциональную активность. При введении МБК в некостные ткани наблюдается процесс эктопического костеобразования (Urist, 1965; Urist et al., 1971, 1984; Vehof et al., 2000). Данный процесс получил название остеоиндукции (De Groot, 1973; Bruijn, 1993). МБК является единственным из всех известных факторов, обладающим прямым истинным остеоиндуктивным (ОИ) свойством. Очевидно, что МБК воздействуют на оседлые и циркулирующие остеогенные прекурсоры или фибробласты, обладающие остеогенной активностью (Фриденштейн, Лалыкина, 1973; Фриденштейн, Лурия, 1980; Фриденштейн и др., 1999; Li, 1994). Другие цитокины, как правило, являются синергистами МБК (Lyons et al., 1991; Nakayama et al., 2000).


А.В. Карпов, В.П. Шахов
Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики