Získání nahlédnutí do komplexních cest a populací klíčových buněk zapojených do imunitní dysregulace může pomoci rozvoji terapeutických přístupů k léčbě polytraumy, která je spojena se špatnými výsledky pacienta. V nové studii vědci z USA využili pokročilé nástroje a techniky genetické analýzy k odhalení buněčných a molekulárních procesů zapojených do imunitní dysregulace vyvolané polytrauma. Jejich zjištění posouvají naše současné znalosti o polytraumě a naznačují akční cíle k léčbě imunitní dysregulace.
Polytrauma, která zahrnuje několik vážných zranění, která se vyskytuje současně, je spojena se složitými výzvami pro hojení. V takových případech je regenerace kostí často ohrožena, doprovázena rozsáhlou dysregulací imunitního systému. Tyto účinky se nemusí okamžitě vynořit, ale obvykle se objevují později při zotavení, což přispívá ke zvýšenému zatížení léčby a horší dlouhodobé výsledky.
Zatímco imunitní systém hraje klíčovou roli při hojení, jeho dysfunkce v polytraumě zůstává špatně pochopena. Předchozí studie zkoumaly imunitní aktivitu buď v místě poranění nebo v systémových tkáních, jako je krev a kostní dřeň. Integrovaná analýza lokálních i systémových imunitních odpovědí je však nezbytná pro plné pochopení toho, jak imunitní dysregulace zhoršuje zotavení.
K řešení této mezery provedl tým vědců vedený profesorem Krishnendu Roy, Bruce a Bridgitt Evans z inženýrství na Vanderbilt University, komplexní studii pomocí jednobuněčné RNA sekvenování (ScRNA-SEQ). Výzkumný tým se sídlem v oddělení biomedicínského inženýrství Wallace H. Coulter v Georgia Institute of Technology spolupracoval s profesorem Robertem Guldbergem z ministerstva bioinženýrství a Knight Campus pro urychlení vědeckého dopadu na University of Oregon. Tato práce byla podpořena grantem National Institutes of Health Grant (R01AR074960). Jejich zjištění byla zveřejněna online v Kostní výzkum 7. července 2025.
„Dříve naše výzkumná skupina vyvinula předklinický model potkana polytraumy, který by mohl napodobit těžké trauma muskuloskeletálního traumatu spolu s přidruženým lokálním a systémovým imunitním odpovědím. V této studii jsme využívali buňky z polytraumového modelu potkana a podrobili je analýze Scran-seq, aby se posoudili buněčnou a molekulární a molekulární a molekulární a analýzu polytrace a podrobili je polytraumových krysích a vystavili je polytraumové a molekulární mechanismy“ a podrobili je analýze polytraumy a podrobili je analýze ScRNAUMAU.Říká prof. Roy, sdílení dalších podrobností o studii.
Tým kombinoval ScRNA-seq s analýzou diferenciální exprese genu (DEG), analýzou obohacení genu (GSEA) a nástrojem Cellchat pro identifikaci klíčových imunitních buněk. Jejich analýza odhalila významnou roli myeloidních buněk – typ bílých krvinek – ve formování imunitních odpovědí napříč krví, kostní dřeně a poškozenou tkáni.
Vědci, kteří se stavěli na svých předchozích nálezech spojující systémové imunosupresivní myeloidní buňky se špatnými výsledky hojení kostí, podřídili krevní polytrauma myeloidní buňky do pěti různých skupin, aby identifikovali ty exprimující imunosupresivní geny, jako jsou interleukins-4 (IL-4), IL-13 a IL-10. Shluky exprimující tyto imunosupresivní geny byly označeny jako traumatické imunosupresivní buňky myeloidních (TIM). Další analýza DEG odhalila, že buňky TIM od pacientů s polytraumou významně exprimovaly další imunosupresivní geny, včetně annexinu A1 (Anxika1) a syntázu oxidu dusnatého 2 (NOS2).
Pro dešifrování cest používaných buňkami TIM ke komunikaci s jinými myeloidními buňkami, tým hodnotil interakce ligand-receptoru pomocí nástroje CellChat. Jejich analýza odhalila, že TIM buňky byly závislé na chemokinové dráze zahrnující CCL6-CCR1 a imunosupresivní ANXA1-FPR2 Mechanismy pro komunikaci s jinými buňkami v polytraumové krvi.
V tkáni lokálního poranění postižené během polytraumy prokázaly mono/MAC buňky zvýšenou expresi prozánětlivých genů včetně sekretovaného fosfoproteinu 1 (Spp1), fibronektin 1 (FN1), a Anxa2. Je zajímavé, že mono/MAC buňky vykazovaly sníženou expresi genů opravy tkáně po polytraumě. Využitím integrovaného datového souboru všech tkání, výzkumný tým dále objevil 15 úzce propojených genů náboje, které by mohly potenciálně regulovat imunitní dysregulaci vyvolanou polytrauma.
Změněné komunikační vzorce v polytraumě odhalují kritickou roli interakcí myeloidních buněk, přičemž buňky TIM jsou zapojeny do imunitního potlačení, zatímco mono/MAC buňky řídí zánětlivé dráhy. Budoucí studie mohou stavět na našich zjištěních s cílem vyvinout cílené strategie pro modulaci imunitních odpovědí, snížení komplikací a nakonec zlepšit klinické výsledky u pacientů s polytrauma. K tomuto cíli byla prof. Guldbergem a kolegy zahájena klinická studie s více lokalitami, která by riskovala rozvrstvení pacientů s otevřenými tibiálními zlomeninami.
Stručně řečeno, tato studie nejen zvyšuje naše současné chápání složitých imunitních interakcí po polytraumě, ale také poskytuje cíle pro terapeutický zásah.
Zdroj:
Reference časopisu:
Maniar, D., et al. (2025). Jednobuněčná transkriptomická analýza identifikuje systémové imunosupresivní myeloidní buňky a lokální monocyty/makrofágy jako klíčové regulátory v imunitní dysregulaci vyvolané polytrauma. Kostní výzkum. doi.org/10.1038/S41413-025-00444-x.
