Vindecarea oaselor după o fractură este un proces complex, care presupune interacţiunea coordonată a mai multor tipuri de celule şi sisteme, nu doar a celulelor osoase şi a vaselor de sânge. Un nou studiu arată că nervii responsabili de durere au un rol activ şi esenţial în coordonarea refacerii scheletului, acţionând ca veritabili dirijori ai regenerării la nivel local.
Un grup de cercetători coordonat de Johns Hopkins Medicine a realizat, în premieră, o hartă detaliată a reţelei de neuroni senzitivi care inervează osul şi a semnalelor prin care aceştia comunică cu celulele implicate în repararea fracturilor.
Studiul, realizat pe modele animale şi publicat în revista Science, pe 8 ianuarie, arată că neuronii care transmit durerea nu se limitează doar la a semnala leziunea către creier, ci declanşează şi dirijează procesele locale de refacere osoasă.
Cercetarea s-a concentrat pe neuronii aferenţi periferici, care transmit informaţii din ţesuturi către sistemul nervos central. Mai exact, autorii au analizat neuronii din ganglionii rădăcinii dorsale (DRG), structuri nervoase situate de-a lungul măduvei spinării, esenţiale pentru transmiterea semnalelor nervoase.
Folosind un virus adeno-asociat modificat în laborator, cu afinitate crescută pentru nervii periferici care inervează osul, cercetătorii au identificat precis care neuroni DRG sunt implicaţi în acest proces.
Tehnica utilizată, cunoscută sub denumirea de marcaj retrograd al neuronilor, permite urmărirea traseului unui nerv de la ţesutul periferic până la corpul celular al neuronului. Această abordare a fost combinată cu secvenţierea ARN la nivel de celulă unică, o metodă care permite analiza expresiei genelor individuale din fiecare neuron.
Echipa a comparat neuronii care inervează osul înainte şi după producerea unei fracturi şi a identificat proteinele produse de aceştia în diferite etape ale vindecării.
Astfel, cercetătorii au realizat primul atlas celular complet al neuronilor senzitivi care inervează osul, împreună cu o hartă a reţelei neuronale şi a semnalelor necesare pentru repararea osoasă.
Autorii arată că, după o fractură, aceşti neuroni îşi schimbă funcţia în timp.
Iniţial, ei acţionează ca nociceptori, respectiv neuroni specializaţi în transmiterea durerii şi a semnalelor inflamatorii. Ulterior, intră într-o fază diferită, pro-regenerativă, în care produc şi eliberează proteine ce stimulează formarea de vase de sânge, de noi neuroni, precum şi regenerarea osului şi a cartilajului.
Studiul se bazează pe observaţii anterioare, când în 2019, aceeaşi echipă a arătat, într-un articol publicat în Journal of Clinical Investigation - JCI, că la nivelul unei fracturi are loc interacţiunea dintre factorul de creştere a nervilor (NGF) şi receptorul său specific, receptorul kinazei tropomiozinei A (TrkA).
Această interacţiune stimulează inervarea zonei lezate şi declanşează procese care duc la formarea de os nou.
Blocarea neuronilor care exprimă TrkA, prin metode genetice sau chimice, a dus la reducerea semnificativă a inervării, a formării vaselor de sânge, a producerii de celule care sintetizează os şi a mineralizării osoase.
În noul studiu, cercetătorii au mers mai departe pentru a înţelege ce anume transformă neuronii DRG specifici osului din simpli transmiţători ai durerii în factori activi ai procesului de refacere locală.
Analiza a evidenţiat modificări dinamice ale expresiei genelor, corelate cu diferitele faze ale vindecării.
Fotomicrografie a neuronilor din ganglionii rădăcinii dorsale (DRG) proveniţi de la un şobolan nou-născut. O echipă de cercetare coordonată de Johns Hopkins Medicine a realizat prima hartă care ilustrează reţeaua de comunicare dintre neuronii DRG din os şi a identificat semnalele-cheie transmise prin această reţea pentru repararea osului după o leziune. Credit: Imagine din domeniul public, via Wikimedia Commons, realizată de Kseniia Bondarenko, Universitatea din Glasgow, 8 ianuarie 2026
Printre semnalele produse de neuroni în fazele timpurii ale reparării osoase, autorii au identificat trei morfogeni (un tip de factor de creştere care dictează modelul dezvoltării ţesuturilor), derivaţi din nervi, acele proteine de semnalizare care ghidează formarea şi organizarea ţesuturilor: factorul de creştere şi transformare beta-1 (TGF-Beta1), factorul 9 de creştere a fibroblastelor (FGF9), şi proteina Sonic Hedgehog (SHH).
Pentru a testa rolul acestor semnale, cercetătorii au eliminat chirurgical sau au blocat genetic neuronii responsabili de producerea lor, printr-o procedură numită denervare, la şoareci cu fracturi.
În lipsa acestor neuroni, la animale s-au observat o multiplicare insuficientă a celulelor scheletice, o transformare limitată a celulelor stem în celule osoase şi cartilaginoase şi, per ansamblu, o vindecare osoasă ineficientă.
Analize suplimentare au arătat că FGF9 produs de neuroni acţionează ca un semnal paracrin esenţial, fiind eliberat local şi acţionând asupra celulelor din imediata vecinătate, pentru a coordona succesiunea etapelor implicate în repararea osului.
Rolul central al FGF9 a fost confirmat prin experimente în care neuronii care secretă această proteină au fost eliminaţi selectiv la şoareci. Rezultatele au arătat că absenţa semnalului FGF9 produs de fibrele nervoase afectează semnificativ procesul de vindecare osoasă.
Autorii concluzionează că neuronii nociceptivi din ganglionii rădăcinii dorsale, specializaţi în transmiterea durerii intense după o leziune osoasă, au simultan un rol activ în regenerarea scheletului.
Prin conectarea cercetării din neuroştiinţă, biologia scheletului şi medicina regenerativă, studiul clarifică modul în care aceste două funcţii aparent opuse sunt integrate într-un singur tip de celulă nervoasă.
Potrivit coordonatorilor studiului, identificarea semnalizării prin FGF9 ca element-cheie al reparării osoase deschide perspectiva dezvoltării unor terapii care, în viitor, ar putea stimula vindecarea fracturilor.
Autorii notează că aceste concluzii se bazează pe experimente realizate pe modele animale, iar transpunerea lor în practica clinică va necesita investigaţii suplimentare.
