Ոսկորները և կմախքային մկանները հաճախ դիտարկվում են որպես տարբեր գործառույթներ ունեցող առանձին հյուսվածքներ, սակայն դրանք գործում են որպես բարձր ինտեգրված համակարգ։ Միասին դրանք ապահովում են շարժումը, պահպանում են կեցվածքը, կարգավորում են նյութափոխանակությունը և օգնում պահպանել ընդհանուր առողջությունը։

Գիտնականներին վաղուց հայտնի է, որ ոսկորներն ու մկանները փոխազդում են կենսաքիմիական ազդանշանների միջոցով, սակայն այն բանի ըմբռնումը, թե հատկապես որտեղ է տեղի ունենում այդ մոլեկուլային երկխոսությունը և որ բջիջներն են մասնակցում դրան, դեռևս լուրջ խնդիր է։ Ավանդական գենոմային տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս նույնականացնել հյուսվածքներում արտահայտվող գեները, սակայն հաճախ կորցնում են տարածական տեղեկությունը, որն անհրաժեշտ է հասկանալու համար, թե ինչպես են հարևան բջիջները փոխազդում բնական միջավայրում։

Այդ խնդրի լուծման համար Թուլեյնի համալսարանի Կենսաբժշկական ինֆորմատիկայի և գենոմիկայի կենտրոնի տնօրեն, պրոֆեսոր Հոնգ-Վեն Դենի գլխավորած հետազոտական խումբը կիրառել է տարածական տրանսկրիպտոմիկա՝ նոր տեխնոլոգիա, որը հնարավորություն է տալիս արտացոլել գեների ակտիվությունն անմիջապես չվնասված հյուսվածքներում, մկան ազդրոսկրը և դրան հարակից կմախքային մկաններն ուսումնասիրելու համար։

Համատեղելով այդ մոտեցումը առաջադեմ հաշվողական գործիքների հետ՝ գիտնականները վերակառուցել են բջջային համայնքներն ու հաղորդակցման ցանցերը ոսկրի և մկանի սահմանին, գրում է «Научная Россия»-ն: Վերլուծության արդյունքում տվյալներ են ստացվել 2660 տարածական կետերի վերաբերյալ, որոնք հնարավորություն են տվել բացահայտել հյուսվածքային հաղորդակցությանը մասնակցող բջիջների մի քանի հիմնական պոպուլյացիաներ։ Աշխատանքի արդյունքները հրապարակվել են Bone Research հանդեսում։

Հետազոտությունը ցույց է տվել, որ ոսկորներն ու մկանները կապված են հաղորդակցության զարմանալիորեն բարդ համակարգի միջոցով, որին մասնակցում են օստեոբլաստները, կմախքային մկանների բջիջները, էնդոթելային բջիջները, իմունային բջիջները և ցողունային բջիջների պոպուլյացիաները։ Գիտնականները բացահայտել են 13 հիմնական ազդանշանային ուղիներ, որոնք համակարգում են հյուսվածքների պահպանումն ու վերամոդելավորումը։

Այդ ուղիներից մի քանիսը կապված են արտաբջջային մատրիքսի սպիտակուցների և աճի գործոնների հետ, որոնք օգնում են բջիջներին տեղեկություն փոխանակել, կարգավորել կառուցվածքային ամբողջականությունը և արձագանքել ֆիզիոլոգիական պահանջներին։ Ստացված տվյալները վկայում են այն մասին, որ հյուսվածքների միջև հաղորդակցությունը պատահական չէ, այլ կազմակերպված է տեղային բջջային միջավայրը ձևավորող առանձին տարածական ցանցերի տեսքով։

Հետազոտության ամենանշանակալի բացահայտումներից մեկը լիգանդ-ընկալիչ կոնկրետ զույգերի բացահայտումն էր, որոնք գործում են որպես մոլեկուլային մեսենջերներ հարևան բջիջների միջև։ Դրանց թվում են օստեոբլաստների և մկանային բջիջների միջև ազդանշանների փոխանցումը, կոլագենով միջնորդավորված հաղորդակցությունը՝ իմունային բջիջների մասնակցությամբ, և անոթային էնդոթելի աճի գործոնի ազդեցությամբ ազդանշանների փոխանցումը, որն ապահովում է անոթների գործառույթը։

Լաբորատոր վիզուալիզացիան հաստատել է հյուսվածքում մի քանի ենթադրյալ մոլեկուլային գործընկերների համատեղ տեղակայումը, ինչն ամրապնդել է վստահությունը համակարգչային մոդելավորման արդյունքների նկատմամբ։ Մկների և մարդկանց վերաբերյալ տվյալների անկախ հավաքածուների օգտագործմամբ լրացուցիչ ստուգումը հաստատել է բացահայտված ուղիներից շատերը, ինչը հնարավորություն է տալիս ենթադրել, որ հաղորդակցման որոշ մեխանիզմներ տարբեր տեսակների համար կարող են ընդհանուր լինել ։

«Մեր նպատակն էր ոչ միայն պարզել, թե ինչ գեներ կան օրգանիզմում, այլ հասկանալ, թե ինչպես են բջիջները փոխազդում բնական հյուսվածքային միջավայրում,- պարզաբանում է պրոֆեսոր Դենը։- Պահպանելով տարածական տեղեկությունը՝ մենք կարողացանք բացահայտել հաղորդակցման այնպիսի ցանցեր, որոնք դժվար կլիներ հայտնաբերել սեքվենավորման ավանդական մեթոդներով»։

Այս աշխատանքը նաև հնարավորություններ է ստեղծում համագործակցության համար այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են ոսկրային հյուսվածքի կենսաբանությունը, մկանների ֆիզիոլոգիան, վերականգնողական բժշկությունը, ծերացման հետազոտությունները, կենսաինֆորմատիկան և ճշգրիտ բժշկությունը։

Քանի որ այնպիսի հիվանդություններ, ինչպիսիք են օստեոպորոզը, սարկոպենիան և նյութափոխանակության խանգարումները, հաճախ ուղեկցվում են ոսկորների և մկանների վիճակի միաժամանակյա վատթարացմամբ, հյուսվածքների միջև խաչաձև փոխազդեցությունների ավելի հստակ ըմբռնումը կօգնի որոշել ընդհանուր թերապևտիկ թիրախները։ Կարճաժամկետ հեռանկարում այդ հետազոտությունը կարժևորվի որպես ելակետային կետ՝ ուսումնասիրելու համար, թե ինչպես են այդ ազդանշանային ցանցերը փոխվում վնասվածքների, ծերացման կամ հիվանդությունների առաջընթացի ժամանակ։

«Բջջային հաղորդակցության ուղիների ըմբռնումը մեզ հիմք է տալիս ուսումնասիրելու, թե ինչն է սխալ ընթանում հենաշարժիչ ապարատի հիվանդությունների ժամանակ,- ասում է պրոֆեսոր Դենը։- Ապագայում այս գիտելիքները կօգնեն այնպիսի բուժման մեթոդների մշակմանը, որոնք կվերականգնեն հյուսվածքների միջև առողջ կապը»։