Публикация онлайн октябрь. 9 в журнале Science Advances исследователи определили механизм восстановления хряща, который, по-видимому, более надежен в голеностопных суставах и в меньшей степени – в бедрах. Открытие потенциально может привести к лечению остеоартрита, самого распространенного заболевания суставов в мире.
«Мы считаем, что понимание этой« саламандровой »регенеративной способности у людей и критически отсутствующих компонентов этой регуляторной цепи могло бы обеспечить основу для новых подходов к восстановлению суставных тканей и, возможно, целых человеческих конечностей», – сказала старший автор Вирджиния.
Байерс Краус, М.D., Ph.D., профессор кафедры медицины, патологии и ортопедической хирургии Duke.
Краус и его коллеги, в том числе ведущий автор Мин-Фэн Сюэ, доктор философии.D., разработал способ определения возраста белков с помощью внутренних молекулярных часов, являющихся неотъемлемой частью аминокислот, которые преобразуют одну форму в другую с предсказуемой регулярностью.
Вновь созданные белки в тканях практически не имеют аминокислотных превращений; более старые белки имеют много. Понимание этого процесса позволило исследователям использовать чувствительную масс-спектрометрию для определения того, когда ключевые белки в хрящевой ткани человека, включая коллагены, были молодыми, средними или старыми.
Они обнаружили, что возраст хряща во многом зависит от того, где он находится в организме. Хрящ в лодыжках молодой, в коленях – среднего возраста, в бедрах – старый. Эта корреляция между возрастом человеческого хряща и его расположением в теле согласуется с тем, как происходит восстановление конечностей у некоторых животных, которые легче регенерируют на самых дальних концах, включая концы ног или хвосты.
Это открытие также помогает объяснить, почему травмы коленей и, особенно, бедер требуют много времени для восстановления и часто перерастают в артрит, в то время как травмы голеностопного сустава заживают быстрее и реже вызывают серьезный артрит.
Исследователи также узнали, что молекулы, называемые микроРНК, регулируют этот процесс. Неудивительно, что эти микроРНК более активны у животных, которые известны своей способностью к восстановлению конечностей, плавников и хвостов, включая саламандр, рыбок данио, африканских пресноводных рыб и ящериц.
Эти микроРНК также обнаружены у людей – эволюционный артефакт, который дает людям способность восстанавливать суставные ткани. Как и у животных, активность микроРНК значительно варьируется в зависимости от ее местоположения: она была выше в лодыжках по сравнению с коленями и бедрами и выше в верхнем слое хряща по сравнению с более глубокими слоями хряща.
«Мы были взволнованы, узнав, что регуляторы регенерации в конечности саламандры, по-видимому, также являются контроллерами восстановления суставной ткани в конечности человека», – сказал Сюэ. "Мы называем это способностью" внутренней саламандры "."
Исследователи заявили, что микроРНК могут быть разработаны как лекарства, которые могут предотвратить, замедлить или обратить вспять артрит.
"Мы считаем, что можем усилить эти регуляторы, чтобы полностью восстановить дегенерированный хрящ артрита. Если мы сможем выяснить, каких регуляторов нам не хватает по сравнению с саламандрами, мы могли бы даже добавить недостающие компоненты обратно и разработать способ когда-нибудь регенерировать часть или всю поврежденную конечность человека », – сказал Краус. «Мы считаем, что это фундаментальный механизм восстановления, который можно применить ко многим тканям, а не только к хрящам."
Помимо Крауса и Сюэ, в число авторов исследования входят Патрик О?ннерфьорд, Майкл. п. Болоньези и Марк.
E. Исли.
Исследование было поддержано совместной стипендией OARSI, наградой за совместный обмен от Общества ортопедических исследований и Национальных институтов здоровья (P30-AG-028716).