EuroWire , САН-ФРАНЦИСКО : Исследователи из Стэнфордского университета сообщили о новых результатах, которые могут стать значительным шагом вперед в понимании того, как восстанавливать стареющую суставную ткань и устранять основные повреждения, связанные с остеоартрозом — дегенеративным заболеванием, поражающим миллионы людей во всем мире. В исследовании, опубликованном в журнале Science в конце прошлого года, было обнаружено, что блокирование белка, связанного с процессом старения, привело к регенерации хряща в экспериментах на животных и показало измеримые эффекты в образцах тканей человека.
Остеоартроз, наиболее распространенная форма артрита, возникает в результате разрушения суставного хряща — гладкой ткани, которая смягчает кости в суставах. Износ этого хряща приводит к боли, скованности и снижению подвижности. Современное клиническое лечение направлено на облегчение симптомов, физиотерапию и, в тяжелых случаях, хирургическую замену сустава. На сегодняшний день не существует одобренного фармакологического лечения, которое бы обращало вспять саму потерю хряща.
В ходе исследования, проведенного под руководством Стэнфордского университета, был выявлен белок, известный как 15-гидроксипростагландиндегидрогеназа, или 15-PGDH, уровень которого повышается в суставном хряще с возрастом и, по-видимому, препятствует естественным механизмам восстановления организма. В лабораторных исследованиях на старых мышах группа исследователей вводила низкомолекулярный ингибитор 15-PGDH. После лечения хрящ, истонченный с возрастом, утолщался и демонстрировал структурные маркеры, связанные со здоровой тканью, включая повышенную экспрессию ключевых компонентов внеклеточного матрикса, которые помогают поддерживать целостность хряща.
Помимо эффектов, наблюдаемых в хрящевой ткани, подвергавшейся естественному старению, ингибитор был протестирован на молодых мышах с хирургически индуцированными травмами колена, имитирующими распространенные спортивные повреждения. В этих моделях лечение снизило развитие остеоартрозоподобных изменений в суставной ткани, которые обычно возникают после травмы. Исследовательская группа сообщила, что у животных, получавших лечение, наблюдалось улучшение структуры сустава по сравнению с контрольной группой, не получавшей лечения.
Выявленный в ходе исследования механизм не основан на введении новых клеток в сустав. Вместо этого ученые наблюдали изменения в экспрессии генов среди существующих хрящевых клеток, или хондроцитов, смещая эти клетки в сторону профиля, связанного с поддержанием и восстановлением хряща. Лабораторный анализ показал уменьшение популяций клеток, экспрессирующих высокие уровни 15-PGDH, и увеличение клеток, экспрессирующих гены, связанные с производством коллагена типа II и других компонентов, необходимых для гиалинового хряща — формы хряща, обеспечивающей поверхности с низким коэффициентом трения в суставах.
Исследователи также применили ингибитор 15-PGDH к хрящевой ткани человека, полученной от пациентов, перенесших операцию по полному эндопротезированию коленного сустава. После недели обработки in vitro эти образцы ткани показали снижение маркеров деградации и признаки образования нового хряща по сравнению с необработанными образцами. Исследователи сообщили, что в обработанной ткани наблюдались изменения в экспрессии генов, соответствующие сдвигу в сторону более молодого состава хряща.
Лабораторные данные о регенерации хряща
Использованная в исследовании малая молекула ранее оценивалась на ранних стадиях клинических испытаний для лечения возрастной мышечной слабости, где исследователи обнаружили, что она безопасна и биологически активна у здоровых добровольцев. Эти испытания проводятся отдельно от работы с хрящевой тканью, но предоставляют первоначальные данные о безопасности данного класса соединений.
Авторы статьи в журнале Science описали 15-PGDH как часть класса ферментов, которые они называют «герозимами» — белками, распространенность которых увеличивается с возрастом и которые могут способствовать снижению регенеративной способности во многих тканях. Более ранние работы этой группы показали, что 15-PGDH ограничивает регенеративные процессы в мышцах и других органах. Настоящее исследование распространяет эти данные на суставной хрящ — ткань, которая долгое время считалась ограниченной в своей способности к самовосстановлению.
В исследовании подробно рассматривались как системное введение ингибитора, так и прямая инъекция в коленные суставы. У старых мышей системное введение приводило к равномерному увеличению толщины хряща по всей поверхности сустава. В моделях травм локальные инъекции, согласно гистологическим исследованиям, были связаны с поверхностями суставов, которые больше напоминали поверхности неповрежденных животных. Ученые охарактеризовали регенерированный хрящ как имеющий черты гиалинового хряща, а не фиброхряща, который механически уступает и менее приспособлен для восприятия нагрузки на сустав.
Данные по безопасности, полученные в ходе соответствующих клинических исследований.
Авторы исследования отметили, что в хряще, обработанном ингибитором, наблюдалось усиление сигналов для таких молекул, как лубрицин и основные структурные белки , которые играют центральную роль в нормальной функции сустава. Эти маркеры обычно оцениваются в исследованиях как показатели здоровья хряща, поскольку они способствуют способности ткани противостоять механическим нагрузкам и поддерживать гладкие суставные поверхности.
В научной статье перечислены многочисленные авторы из Стэнфордской медицинской школы и сотрудничающих институтов. Исследование соответствует тенденции в науке о опорно-двигательном аппарате, которая стремится выйти за рамки простого купирования симптомов и перейти к пониманию и модулированию биологических процессов, лежащих в основе дегенеративных заболеваний суставов. Оно также вносит вклад в более широкие усилия в области исследований старения, направленные на выявление молекулярных мишеней, которые могли бы восстановить функцию тканей, ранее считавшихся необратимо поврежденными с возрастом.
Публикация результатов исследования привлекла внимание ортопедического и биомедицинского сообществ, поскольку она предлагает детальное описание молекулярной мишени и определенный механизм восстановления хряща, не зависящий от трансплантации стволовых клеток или использования каркаса. Как и в случае со многими доклиническими достижениями, исследователи, не входящие в основную группу, предупреждают, что для определения того, приведут ли полученные результаты к созданию эффективных методов лечения, потребуются дальнейшие исследования, включая контролируемые клинические испытания на людях. Пути клинической разработки потребуют регуляторной проверки и демонстрации как безопасности, так и эффективности у пациентов с остеоартрозом, заболеванием, которое и является целью исследования.
Статья «Новые открытия раскрывают механизм регенерации суставного хряща» впервые появилась на сайте Edinburgh Report .