Исследователи из США обнаружили вещество, которое мешает восстанавливаться клеткам хрящей при остеоартрите. Им оказался фермент-разрушитель простагландина. Его блокада привела у мышей к регенерации хряща, причем не за счет появления новых клеток, а благодаря изменению активности генов в уже существующих. Работа опубликована в журнале Science.
При остеоартрите суставной хрящ разрушается, это приводит к боли и ограничениям подвижности. Среди провоцирующих факторов — воспаление, ожирение и пожилой возраст. В итоге каждый пятый человек так или иначе сталкивается с этим заболеванием. Существующие лекарства купируют симптомы, притормаживают процесс разрушения, но средств повернуть этот процесс вспять пока не существует. Для того, чтобы починить уже имеющиеся разрушения, необходимо полностью заменить сустав или подсадить туда новые клетки при помощи трансплантации.
В своих прошлых исследованиях ученые из Стенфорда обнаружили новый маркер старения, — 15-гидроксипростагландин дегидрогеназу (15-PGDH), которая занимается разрушением простагландина. Блокировка этого вещества в мышцах и других тканях приводила к их регенерации, и ученые предположили, что его можно использовать и для восстановления хрящей.
В новом исследовании Мамта Сингла (Mamta Singla) и ее коллеги сравнили хрящи четырехмесячных мышей с хрящами мышей старше двух лет и подтвердили, что последние были сильнее деградированы, а уровень 15-PGDH в них оказался в два раза выше. Внутрибрющинные уколы ингибитора этого фермента привели к тому, что признаки старения, — такие как истончение хряща или распределение протеоглюканов, — стали меньше, а выработка коллагена увеличилась. Аналогичные изменения ученые обнаружили и у молодых мышей, которым при помощи уколов ингибитора 15-PGDH помогали залечить травмы. Более того, изменения произошли не только на молекулярном уровне в самом хряще, но и на уровне поведения мышей. Тесты показали, что лечение значительно уменьшило их боль при передвижении.
Чтобы более детально разобраться в том, как ингибитор 15-PGDH влияет на хрящ, ученые проанализировали активность генов в разных клетках хряща. Они обнаружили популяции хондроцитов, отвечающих за лечение и определили основные реагирующие гены для каждой из них. Самой чувствительной к лечению оказалась популяция так называемых гипертрофированных хондроцитов, которая отвечает за перевод хрящевой ткани в костную. Исследователи предположили, что именно она не дает тканям восстанавливаться.
После экспериментов на мышах исследователи перешли к опытам на тканях, полученных от пациентов с терминальным остеоартрозом, которые проходили операции по полной замене суставов. В них наблюдался сходный эффект — при обработке клеток ингибитором 15-PGDH гипертрофированные хондроциты меняли профиль активности генов, а выработка протеоглюканов росла.
Благодаря этой работе стала понятна роль 15-PGDH в старении суставов. Меняя ее активность можно увеличить количество простагландина, что, в свою очередь, запускает омоложение хряща. Авторы подчеркивают, что это происходит благодаря изменению активности уже существующих клеток.
Альтернативный способ лечения предполагает трансплантацию клеток. Так, в одном из исследований врачи для замены воспользовались клетками хряща носовой перегородки — и это сработало.