عامل نمو العظام

يُعد عامل النمو المحول بيتا (TGF-β) منظمًا فسيولوجيًا لتكوين الخلايا العظمية، ويعمل كمكون أساسي في ربط تكوين العظام وامتصاصها أثناء إعادة تشكيل العظام. ^{[ 6 ]}

البروتينات المورفوجينية العظمية (BMPs) هي بروتينات تتكون من عديدات ببتيد حمضية وتنتمي إلى عائلة TGF-β. ^{[ 7 ]} تُعزز بروتينات BMPs تجديد أنسجة العظام والغضاريف. ^{[ 7 ]} تُظهر بروتينات BMPs نشاطًا مُحفزًا لتكوين العظام . يؤدي هذا النشاط إلى تكوين العظام، حيث تُنشط الخلايا اللحيمية المتوسطة لتتحول إلى خلايا بانية للعظم، والتي تُنتج في النهاية العظام. تستهدف بروتينات BMPs الخلايا اللحيمية المتوسطة وترتبط بها، وتُنشط مستقبل كيناز سيرين/ثريونين عبر الغشاء، مما يؤدي إلى فسفرة جزيئات تُسمى SMADS. تُعد SMADS عوامل نسخ تُحفز نمو الخلايا البانية للعظم. ^{[ 8 ]}

تُظهر غالبية ركائز عامل نمو الصفائح الدموية (PDGF) بنىً مشابهة لنطاق Src Homology 2. ترتبط هذه الركائز بمستقبلات PDGFR التي تُشكّل ثنائيات وتُفسفر ذاتيًا. يجذب هذا الفسفرة إنزيم فوسفوليباز C-γ (الذي يحفز تكاثر الخلايا)، وRas (الذي يمر عبر سلسلة إشارات ويعمل كعامل نسخ)، وكيناز فوسفاتيديلينوسيتول 3 (PI3K) الذي يُعزز بدوره سلسلة إشارات تحفز عوامل النسخ، وتكوين ألياف الإجهاد، ويحفز مسار STAT الذي يُنشط عوامل النسخ. ^{[ 9 ]}

عوامل النمو المشتقة من الصفائح الدموية (PDGFs) هي عديدات ببتيد موجودة في أنسجة مختلفة، بما في ذلك العظام، حيث افترض في البداية أنها قد تعمل كمنظم ذاتي لإعادة تشكيل العظام. تم عزل هذا البروتين لأول مرة في الصفائح الدموية البشرية، ويتكون من سلسلتين مختلفتين من عديدات الببتيد A وB. يشكل اتحاد هاتين السلسلتين سلاسل PDGF المتجانسة (AA) أو (BB)، أو غير المتجانسة (AB). ^{[ 10 ]} تبدأ سلسلة إشارات عامل نمو الخلايا الليفية (FGF) بارتباط عاملي نمو بمستقبل FGFR. يحدث التماثل الثنائي، مما يؤدي إلى بدء عملية الفسفرة المتبادلة لكل مستقبل. تعمل مواقع الفسفرة هذه كمواقع ارتباط للبروتينات، مما قد يحفز الإشارات اللاحقة. تتكون هذه البروتينات من FRS2-alpha وPLC-gamma. يعمل FRS2-alpha كبروتين داعم لحمل GAB1 وGRB2، واللذان يرتبطان بدورهما بـ SHP2 وSOS. تعمل هذه البروتينات المتعددة معًا لتنشيط مسار Ras (الذي يحفز تكاثر الخلايا وتمايزها) ومسار PI3K (الذي يحفز بقاء الخلية وتحديد مصيرها). وعلى الجانب الآخر من المستقبلات الثنائية، ينشط PLC-gamma كلاً من DAG وIP3، مما ينتج عنه PKC وأيونات الكالسيوم. ويؤدي كل من PKC والكالسيوم في النهاية إلى تحفيز مورفولوجيا الخلية وهجرتها والتصاقها. ^{[ 11 ]}

تُساعد عوامل النمو الشبيهة بالأنسولين (IGF) على نمو العظام في الجسم. عوامل النمو الشبيهة بالأنسولين هي ببتيدات أحادية السلسلة ذات بنية مشابهة للأنسولين. يوجد نوعان من عوامل النمو الشبيهة بالأنسولين: عامل النمو الشبيه بالأنسولين 1 (IGF-1) وعامل النمو الشبيه بالأنسولين 2 (IGF-2). يُحفز هرمون النمو (GH) إنتاج IGF-1، الذي يستهدف الغضروف، مُحفزًا تكاثر خلايا العظام. أظهرت دراسات أجراها ياكار إس وروزن سي جيه على نماذج حيوانية أن IGF-1 يُمكنه تعزيز النمو الطولي، ومحيط السمحاق، وكثافة المعادن في العظام. ^{[ 12 ]} يُعد IGF-1 مسؤولاً عن زيادة حجم الجسم الكلي، وحجم العظام الطولي، والطول ، خاصةً خلال فترة البلوغ . ^{[ 3 ] [ 5 ]}

يُعد البروتين المرتبط بهرمون الغدة الدرقية (PTHrP) مهمًا لتكوين العظام الغضروفية. وقد وجد مارتن (2005) أن PTHrP يحفز تكوين العظام عن طريق زيادة تمايز الخلايا البانية للعظم وتقليل موتها المبرمج. وهذا يؤدي إلى زيادة عدد الخلايا البانية للعظم، مما يسمح بتكوين خلايا عظمية جديدة. كما ينظم PTHrP تكوين الخلايا الآكلة للعظم، مما يُسهم في نمو العظام. ^{[ 13 ]}

هشاشة العظام مرض يصيب العظام، حيث تقل كتلة العظام عن المعدل الطبيعي، مما يزيد من خطر الكسور. من أسباب الإصابة بهشاشة العظام التقدم في السن، وانخفاض مستوى هرمون الإستروجين، ولذلك فهي تصيب النساء الأكبر سناً بشكل رئيسي (مع أنها قد تصيب الرجال أيضاً). ^{[ 19 ]}

أظهرت دراسة حديثة أُجريت في معهد أبحاث المركز الطبي للأطفال بجامعة تكساس ساوث وسترن، أن عامل نمو العظام أوستيوليكتين (Clec11a) يتمتع بخصائص تجديدية. وقد أُزيلت مبايض الفئران لمحاكاة هشاشة العظام لدى النساء بعد انقطاع الطمث. واستندت النتائج إلى حقن يومية من أوستيوليكتين لتحديد التأثيرات. وأظهر هذا البحث زيادة في حجم عظام الفئران التي عانت من فقدان العظام بعد إزالة مبايضها. ^{[ 20 ]}

وبشكل أكثر تحديدًا، لمساعدة مرضى هشاشة العظام، تُستخدم الأدوية إلى جانب علاج كسور العظام. Clec11a هو بروتين سكري يُفرزه نخاع العظم، كما ذكرت Elifesciences. ^{[ 21 ]}

أظهرت العديد من الدراسات وجود علاقة بين إعطاء عوامل نمو العظام وتحسين التئام الوتر بالعظم. ركزت هذه الدراسات بشكل أساسي على الرباط الصليبي الأمامي (ACL) الموجود في الركبة، نظرًا لكثرة الإصابات التي يتعرض لها الرياضيون. ^{[ 22 ]} تمكنت جامعة الدمام، مستشفى الملك فهد في المملكة العربية السعودية، من إثبات أن إضافة عامل نمو العظام SHMSP على شكل مسحوق سهّلت عملية التئام الطعم الوتر في الأرانب. وأظهرت مقارنة مجموعة الاختبار SHMSP مع المجموعة الضابطة مستوى أعلى من التكوين والتنظيم داخل الركبة. ^{[ 22 ]}

أجرى مستشفى الجراحة التخصصية في نيويورك دراسة مماثلة، حيث زُرعت إسفنجة كولاجين تحتوي على بروتين عظمي في الرباط الصليبي الأمامي للأرانب. في هذه الحالة، احتوى البروتين العظمي المعزول من عظام فخذ الأبقار على العديد من البروتينات المورفوجينية العظمية ، والتي تُعد جزءًا من نظام إشارات مهم يُساعد في بناء العظام. ^{[ 23 ]} وكما هو الحال مع استخدام SHMSP، لوحظ أن إضافة البروتين العظمي إلى إسفنجة الكولاجين تُحسّن عملية الشفاء، مقارنةً بمجموعات التحكم التي استخدمت الإسفنجة وحدها أو لم تستخدم أي إسفنجة. ^{[ 23 ]}

في دراسة منفصلة أجراها مستشفى الجراحة التخصصية وجامعة كاليفورنيا، استُخدم البروتين البشري المؤتلف المُحفز لتكوين العظام rhBMP-2 لعلاج الرباط الصليبي الأمامي على مرحلتين. ^{[ 24 ]} في المرحلة الأولى، تم ضبط جرعات بروتين نوغين ، وهو بروتين منظم، بالإضافة إلى rhBMP-2 بدقة، وفي المرحلة الثانية، تم حقن هذه البروتينات المحمولة على مصفوفة فوسفات الكالسيوم الاصطناعية (CPM) في منطقة الرباط الصليبي الأمامي. كما أظهرت نتائج هذا الإجراء تحسنًا في تكوين ألياف الكولاجين بين الوتر والعظم. ^{[ 24 ]}

وبالتالي، فقد لوحظ أن جميع العلاجات الثلاثة تعمل على تحسين فعالية التئام الوتر بالعظم من خلال عوامل نمو العظام المختلفة: SHMSP، وبروتين العظام، وrhBMP-2.