Rola białka morfogenetycznego kości 6 (BMP-6) w regulacji różnicowania i dojrzewania tkanek w morfogenezie

Odkrycie białek morfogenetycznych kości (BMPs) i badania nad ich rolą w procesie osteogenezy mają doniosłe znaczenie w regeneracji tkanki kostnej w chirurgii i ortopedii. BMPs pozwalają na sterowanie procesami odbudowy utraconych w wyniku procesu chorobowego tkanek i przywrócenie ich fizjologicznych funkcji. Mechanizmy działania BMPs wymagają szczegółowych badań przed ich wprowadzeniem do użytku klinicznego.

Obecność białek morfogenetycznych kości (BMPs) postulowano już na poczatku tego stulecia. Neuhoff 1917, Huggins 1930 opisali fenomen heterotopowej indukcji osteogenezy. W 1938 roku Levander stwierdził: „regeneracja kości odbywa się, jako rezultat mobilizacji substancji tworzących kość, aktywowanych przez niespecyficzną tkankę łączną”. Urist w 1965 roku zaproponował i udokumentował koncepcję autoindukcji kości, po czym w 1971 roku zaproponował termin osteoindukacja, jako fundamentalny proces aktywowany przez białka morfogenetyczne kości. W 17 lat później Wozney i wsp. sklonowali geny dla białek morfogenetycznych kości. Od tej pory badacze spędzili wiele lat nad badaniami, mającymi wyjaśnic rolę BMPs. Pionierskie prace w dziedzinie badań nad fenomenem i mechanizmami heterotopowej indukcji osteogenezy prowadzili Ostrowski i Włodarski (1976). Wyniki wieloletnich badań, prowadzonych w wielu ośrodkach na świecie pozwoliły na stwierdzenie, iż BMPs są morfogenami niezbędnymi w procesie embriogenezy oraz pełnią krytyczną rolę w procesach regeneracji tkanek w okresie postembrionalnym. Odkrytych jest i sklonowanych ok. 40 białek należących do nadrodziny TGFb, ponadto zostało opisanych kilkanaście białek należących do grupy BMPs. Białko BMP-1, mimo wspólnej nazwy, nie ma cech osteogennych, jest proteazą regulującą biosyntezę i dojrzewanie kolagenu, natomiast BMP-2 – BMP-9 należą do grupy czynników transformujących wzrostu TGF b. BMP-2 i BMP-4 są osteoindukcyjne, BMP-4 jest nazwane osteogeniną, BMP-7 białko osteogenne 1, BMP8- białko osteogenne 2. BMP12 i BMP 13 są identyczne jak sklonowane u myszy czynniki różnicowania 7 GDF7 i GDF 6.

BMPs bezpośrednio wpływają na progersję komórek i ich organizację w tkanki i narządy w okresie embrionalnym, np. BMPs warunkują powstawanie i rozwój kończyn, wielkość i liczbę kości, organizację i wygląd głowy, modulując postembrionalne zależności chondro-osteogenne. Urist pierwszy określił rolę BMPs jako „molekularyzację systemu szkieletowego”. Z kolei Reddi uznał, iż aktywność BMPs warunkujących rozwój i symetryzację szkieletu (m.in. liczba, długość i skład kończyn) jest regulowana przez kompleks genu homeobox: hox/HOM. Zimmermann i wsp. odkryli pelipetyd (32 kd) tzw. noggin, który ma właściwości organizatora powstającej tkanki nerwowej z ektodermy oraz tworzenie mięśni i stawów z mezodermy trzewnej. Polipeptyd Noggin ma zdolność łączenia się z BMP-4 obecnym w błonie komórkowej i aktywować transdukcję sygnału. Brak genu noggin, mimo obecności BMPs, uniemożliwia wykształcenie stawów. Noggin gen jest uważany za inhibitor BMPs.

Uważa się, że tkanki płodowe podczas różnicowania i formowania tkanek i narządów są regulowane przez: geny Hox/HOM, BMPs, ZPA (aktywność regulująca polaryzację tkanek, zone polarizsing activity), FGFs (czynnik wzrostu fibroblastów), gen sonic Hedgehog (shh). Kombinacja aktywności ww. genów/czynników konstruuje kształt, liczbę, wielkość i miejsce komórki-tkanki-narządu w organizmie. Mutacja w obrębie genu dla rodziny BMPs – GDF-5, GDF-6 i GDF-7 powoduje brachypodyzm u myszy. Uzkodzenie kodu genetycznego dla BMP-5, szczególnie „null mutation” tego genu u myszy, powoduje zaburzenie wielkości i kształtu uszu, mostka, żeber, kręgosłupa, nie wpływając na szkielet osiowy. Z

To jest tylko fragment artykułu. Aby przeczytać całość, przejdź do Czytelni medycznej.