Новости

Наверняка вы хорошо себе представляете, как выглядят задние лапы тушканчиков. Они в несколько раз длиннее передних лап животного и помогают тушканчику быстро ускакать от хищников. Изучение скелета задних лап этого маленького грызуна давно интересовало ученых, поскольку кости этих конечностей схожи с таковыми у мышей, но вырастают до гораздо большей длины. Новое исследование ученых из Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School), похоже, сумело найти ответ на эту загадку. Исследователи надеются, что их работа поможет выявить все факторы, влияющие на рост костей скелета. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Известно, что кости растут за счет деления клеток в зоне роста — участках на концах костей. Эти клетки называются хондроциты. Они формируют хрящи, которые становятся «строительными лесами» для остеобластов, которые образуют костную ткань, постепенно нарастающую на хрящ. Ученые знают, что скорость роста костей и их окончательные размеры зависят от количества и размера хондроцитов. Но что контролирует число и размер этих клеток — долгое время оставалось загадкой.

Чтобы выяснить, какие изменения происходят с хондроцитами мышей в зоне роста костей, генетик Кимберли Купер (Kimberly Cooper) и физик Шонгеун О (Seungeun Oh) использовали дифракционную фазово-контрастную микроскопию. Эта методика позволила ученым оценить размер хондроцитов и их плотность. Результаты показали, что во время роста костей задних лап мышей хондроциты проходят 3 стадии. В ходе первой стадии клетки втрое увеличиваются в объеме, но сохраняют свою плотность. В ходе второй стадии объем клеток вырастает еще в 4 раза, а их содержимое становится более жидким. В ходе третьей стадии клетки еще раз удваивают свой объем, не меняя плотности.

Когда исследователи сравнили быстро- и медленнорастущие кости мышей, они выяснили, что в медленно растущих костях хондроциты проходят первую стадию, а затем их рост частично останавливается. Ученые решили сравнить полученные данные с процессом роста костей родственных мышам грызунов, но с совершенно другим скелетом. Исследователи проследили за ростом костей египетского тушканчика (Jaculus jaculus) и обнаружили, что хондроциты в больших берцовых костях их задних лап растут точно так же, как и у мышей, «застывая» на второй стадии. Однако в плюсневых костях стопы эти клетки ведут себя совершенно по-другому. У мышей хондроциты в этих костях тоже прекращают рост на второй стадии, однако у тушканчиков они продолжают расти вплоть до третьей стадии, и в результате становятся в 40 раз больше своего первоначального размера. Поэтому плюсневые кости тушканчика в 2,5 раза длиннее таковых у мышей.

Дальнейшие исследования показали, что на рост хондроцитов в ходе второй стадии влияет инсулиноподобный фактор роста-1. Его концентрация в костях задних лап мышей крайне низка, и, видимо, поэтому их хондроциты перестают расти на второй стадии. Исследователи уверены, что именно этот гормон определяет, до какой именно длины растут определенные кости. Это открытие может помочь в разработке новых лекарств для лечения нарушений роста костей у человека.

Ссылки по теме:

 — Nature, 13.03.2013, doi:10.1038/nature11940

Люди «подсмотрят» секрет долголетия у летучих мышей — 25.12.2012

Фото © shutterstock.com