Вопреки распространенному мнению, хрящ в суставах человека может восстанавливаться посредством процесса, подобного тому, который используют саламандры и рыбки данио, для регенерации конечностей, обнаружили исследователи из Медицинского центра Университета Дьюка (Duke University Medical Center). Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science Advances.
Введение
Исследователи определили механизм восстановления хряща, который, по-видимому, более устойчив в голеностопных суставах и в меньшей степени в бедренных. Эти знания помогут разработать новые методы лечения остеоартрита, наиболее распространенного заболевания суставов в мире.
Результаты научной работы
«Мы считаем, что понимание этой «саламандроподобной» регенеративной способности у людей и критически недостающих компонентов этой регулирующей цепи может послужить основой для новых методов восстановления тканей суставов и, возможно, целых конечностей человека», – объясняет автор исследования Вирджиния Байерс Краус (Virginia Byers Kraus).
Ученые разработали способ определения возраста белков с использованием внутренних молекулярных часов, интегрированных в аминокислоты, которые преобразуют одну форму в другую с предсказуемой регулярностью. Вновь созданные белки в ткани имеют мало или вообще не интегрируются в аминокислоты; а старые белки активно это делают.
Понимание данного процесса позволило исследователям использовать чувствительную масс-спектрометрию, чтобы определить возраст белков человеческого хряща. Ученые обнаружили, что возраст хряща во многом зависит от его расположения в организме. Эта корреляция между возрастом человеческого хряща и его расположением в организме совпадает с тем, как происходит восстановление конечностей у некоторых животных.
Открытие данного механизма помогает объяснить, почему регенерация хряща коленного и особенно тазобедренного сустава занимает много времени и зачастую переходит в артрит, в то время как лодыжка после травмы восстанавливается быстрее и это реже заканчивается тяжелыми артритами.
Исследователи также выяснили, что молекулы, называемые микроРНК, регулируют этот процесс. Неудивительно, что эти микроРНК более активны у животных, которые известны быстрой регенерацией конечностей, плавников и хвостов, включая саламандр, рыбок данио, африканских пресноводных рыб и ящериц. Эти микроРНК также обнаружены у людей – эволюционный артефакт, который обеспечивает людям способность к восстановлению тканей суставов. Как и у животных, активность микроРНК значительно варьируется в зависимости от ее местоположения: больше всего микроРНК в лодыжках по сравнению с коленями и тазобедренными суставами и больше в верхнем слое хряща по сравнению с более глубокими слоями хряща.
«Мы были рады узнать, что регуляторы регенерации в конечности саламандры, по-видимому, также являются регуляторами восстановления суставной ткани в конечности человека», – комментирует Краус.
Исследователи считают, что микроРНК могут быть разработаны в качестве лекарственных средств, которые помогут предотвратить, замедлить или обратить вспять артрит.
«Мы считаем, что это фундаментальный механизм восстановления, который можно применять ко многим тканям, а не только к хрящам», – резюмирует Краус.
Авторы другого исследования утверждают, что обнаружена ключевая связь между типом клеток и различными формами артрита.
