Японская исследовательская группа визуализировала метаболические изменения клеток при заживлении переломов с помощью гиперполяризованной МРТ

21 августа 2026 года Гифуский фармацевтический университет и Университет Гифу сообщили, что межведомственная исследовательская группа Японии с помощью технологии гиперполяризованной магнитно-резонансной томографии успешно визуализировала изменения окислительно-восстановительного статуса остеогенных клеток-предшественников в процессе заживления переломов на живых мышах. Результаты были опубликованы в онлайн-режиме 15 августа 2026 года в британском научном журнале npj Imaging.

Исследование возглавили аспирант кафедры фармакологии Гифуского фармацевтического университета Такуя Кубо, профессор Эйити Хинои, а также соответствующие исследовательские группы Университета Гифу, при сотрудничестве с Токийским университетом, Университетом Осаки, Научно-исследовательским институтом Национального центра реабилитации инвалидов и другими организациями.

После перелома в месте повреждения образуется ткань, называемая “костной мозолью”, и в процессе восстановления участвуют различные клетки. Среди них остеогенные клетки-предшественники способны пролиферировать и дифференцироваться в хондроциты и остеобласты, являясь важной клеточной основой репарации переломов. Существующие методы рентгенографии и компьютерной томографии в основном позволяют наблюдать структурные изменения, такие как форма кости и костная масса, однако на ранних стадиях заживления переломов оценить ход восстановления только по структурным изображениям достаточно сложно.

В данном исследовании ученые применили гиперполяризованную магнитно-резонансную томографию, отражающую окислительно-восстановительный статус, а именно метод динамической ядерной поляризации в МРТ (DNP-МРТ) in vivo, в сочетании с контрастным усиливающим зондом, реагирующим на активные формы кислорода, для наблюдения за формированием костной мозоли и метаболическими изменениями на модели перелома у мышей.

Результаты показали, что по сравнению со здоровой неповрежденной костью сигнал зонда в месте перелома снижался быстрее, что указывает на усиление локальной окислительно-восстановительной активности. На 3-й день после перелома эта активность достигала пика; на 7-й и 14-й дни сохранялась на относительно высоком уровне; затем на 21-й и 28-й дни снижалась по мере продвижения костного ремоделирования.

При дальнейшем анализе остеогенных клеток-предшественников в месте перелома исследовательская группа обнаружила, что по сравнению с аналогичными клетками из здоровой кости эти клетки обладают более высокой окислительно-восстановительной активностью и сопровождаются большим количеством активных форм кислорода митохондриального происхождения. Исследователи полагают, что это свидетельствует о способности DNP-МРТ улавливать изменения клеточной активности и окислительно-восстановительной динамики in vivo в процессе заживления переломов.

Данный результат открывает новые возможности для визуализации на ранних стадиях заживления переломов, а также способствует дальнейшему пониманию механизмов регенерации костной ткани. Исследовательская группа отметила, что в будущем данная технология может найти применение в оценке заживления переломов, исследованиях регенерации кости, а также в разработке методов диагностики и лечения заболеваний скелета.