Усиление слабых процессов регенерации в хрящевой ткани может быть подходящим для лечения остеоартрита.
При остеоартрозе хрящевая ткань в суставе дегенерирует и не может быть полностью обновлена. Американские врачи теперь продемонстрировали процессы регенерации в хряще с помощью новой аналитической техники, но эти процессы в разной степени происходят в разных суставах нашего тела. Эти репарации контролируются теми же молекулами микроРНК (miRNAs), которые позволяют конечностям отрастать утраченные конечности. Используя эти микроРНК, они считают возможным стимулировать не только регенерацию хряща, но и регенерацию поврежденных тканей в других частях тела. Даже частичное или полное отрастание поврежденных конечностей не исключено в будущем.
Если мы увеличим активность этих регуляторных микроРНК, мы, вероятно, сможем полностью регенерировать дегенерированный хрящ сустава, поврежденного артритом. Мы считаем, что это фундаментальный механизм восстановления - не только для хряща, но и для многих тканей. Исследователи собрали образцы суставного хряща, которые были получены в качестве побочного продукта хирургических процедур, включая здоровый хрящ у пациентов с травмой и хрящ у людей, живущих, страдая от тяжелого артроза. Образцы были проанализированы из тазобедренного, коленного и голеностопного суставов пациентов в возрасте от 30 до 87 лет.
Чтобы определить скорость регенерации, ученые использовали молекулярные часы: это основано на том факте, что два компонента хрящевых белков - аминокислоты аспарагин и глутамин - со временем теряют свои амидные группы в результате дезамидирования. Благодаря сильной способности к регенерации измененные белки быстро заменяются новыми, так что в дезамидированном виде присутствует лишь небольшой процент. С помощью масс-спектрометрии можно определить взаимосвязь между «молодой» и «пожилой» формами нескольких белков хряща и использовать их как показатель эффективности регенерации.
Оказалось, что доля более молодых белков в суставном хряще тем больше, чем дальше сустав от центра тела. Большинство голеностопных суставов были заменены новыми в голеностопных суставах, а наименьшее - в тазобедренных суставах. Это может объяснить, почему остеоартроз чаще встречается в тазобедренных и коленных суставах, чем в лодыжках. Кроме того, содержание трех микроРНК miRNA-21, miRNA-31 и miRNA-181c, которые играют роль в регенерации частей тела у тритонов, было выше в голеностопном суставе, чем в других, и в пораженных суставах выше, чем в здоровых. Организм реагирует на повреждение хряща процессами регенерации, которых недостаточно для самовосстановления при артрите. Следовательно, возможно терапевтическое использование регенеративных микроРНК, повысить эффективность регенерации. Они также могут помочь оптимизировать рост хряща, который затем может быть перенесен в сильно поврежденные суставы.
Нормальные механические нагрузки на суставы необходимы для поддержания здоровья суставного хряща. С другой стороны, чрезмерное напряжение может вызвать дегенерацию хрящевой ткани и остеоартрит. Американские врачи выяснили, как сжимающие силы стимулируют клетки хряща для обеспечения достаточного количества хряща. Центральным для этого является белок, который регулирует поток ионов кальция внутри клетки. Под давлением активность этого так называемого ионного канала увеличивается и вырабатывает сигнал для увеличения продукции хрящевого вещества. Если его функция нарушена, риск развития остеоартроза возрастает. Они также нашли активный ингредиент который непосредственно активирует ионный канал, имитируя положительный эффект от механического давления. Исходя из этого, лекарства могут быть разработаны для лечения дегенеративных заболеваний суставов и для улучшения роста хряща в лаборатории.
Исследователи работали с клетками хряща свиньи. Клетки были заключены в гель, который взял на себя роль промежуточного вещества клетки. Этот внеклеточный матрикс является важной частью хряща и защищает, среди прочего, клетки от механического стресса. Он всегда должен обновляться клетками хряща, чтобы сохранить функцию суставов.
Ученым удалось показать, что под давлением активность ионного канала TRPV4 в клетках хряща увеличилась, что привело к изменению концентрации кальция в их внутренней части. Поток ионов кальция включил гены, которые вызвали увеличение образования межклеточной ткани. При этом сигнал оказывал противовоспалительное действие. Когда ионный канал TRPV4 был заблокирован, эти совместные защитные реакции были устранены. Однако они также могут быть получены путем активации ионного канала химическим агентом вместо механического воздействия на клетки.
Таким образом, достаточная активность TRPV4 необходима для естественной регенерации хряща в ответ на стресс. Это приводит к новым стратегиям лечения пациентов с остеоартрозом, которые нацелены на этот ионный канал. С одной стороны, можно было бы стимулировать восстановление поврежденной хрящевой ткани лекарством. С другой стороны, то же лекарство в лаборатории может оптимизировать рост хрящевой ткани, которая затем будет доступна в качестве замены для трансплантации.