Согласно отчету, опубликованному 11 мая в Nature Communications онлайн, поддержание поставок молекулы, которая помогает питать хрящи, предотвратило остеоартрит на животных моделях этого заболевания.
По словам авторов, это исследование является первым доказательством того, что аденозин, биохимический компонент, лежащий в основе клеточной функции человека, играет еще одну важную роль – поддержание постоянного количества здоровых хондроцитов, клеток, которые образуют и поддерживают хрящевую ткань.
Важно отметить, что аденозин является производным аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, которая хранит энергию, необходимую клеткам организма, пока они не расщепят ее для использования. Ученые знают, что как воспаление, так и старение приводят к снижению выработки АТФ (и, как следствие, снижению уровня аденозина) в хондроцитах. До сих пор они не связывали снижение уровня аденозина с остеоартритом, обычным явлением, "износ" форма артрита.
Исследование, проведенное под руководством исследователей из Медицинского центра Нью-Йоркского университета в Лангоне, показало, что поддержание высоких уровней аденозина у крыс с повреждением передней крестообразной связки (ACL), которое, как известно, приводит к остеоартриту у людей, предотвращает развитие этого заболевания у крыс. Если результаты подтвердятся на людях, авторы исследования говорят, что заместительная аденозиновая терапия потенциально может отсрочить начало остеоартрита и необходимость замены суставов.
"Мы обнаружили, что если уровень аденозина снижается или способность реагировать на аденозин снижается, хрящ начинает дегенерировать," говорит старший исследователь Брюс Кронштейн, доктор медицинских наук,. Пол Р. Профессор медицины Эссермана в Нью-Йоркском университете в Лангоне. "Наше исследование предполагает, что снижение выработки АТФ и аденозина, вероятно, являются факторами, способствующими развитию остеоартрита у стареющих людей," – говорит Кронштейн, который также является директором Института клинических и трансляционных наук (CTSI) и начальником отдела трансляционной медицины в NYU Langone.
Полученные данные свидетельствуют о том, что уменьшение количества клеток, продуцирующих хрящ, и повышенный риск остеоартрита могут быть вызваны не только более низкими уровнями аденозина, но и более низкими уровнями белка на поверхности хондроцитов, предназначенных для приема и передачи сигнала аденозина. Аденозин помогает поддерживать такие клетки, встраиваясь в белок, называемый аденозиновым рецептором A2A, на их поверхности, как ключ в замке. Кронштейн и его коллеги заметили, что мыши, лишенные аденозинового рецептора А2А, не двигались (ходили) так же легко и не так хорошо, как мыши с рецептором. Рентгенологическое исследование коленей мышей без рецептора подтвердило наличие у них остеоартроза.
Кронштейн и его команда также обнаружили, что уровни аденозиновых рецепторов A2A повышались в хондроцитах крыс, когда присутствовал остеоартрит, что, по словам исследователей, было "неудачная попытка" чтобы компенсировать потерю аденозина из-за изменений в переработке энергии (метаболизма), лежащих в основе воспаления. Дополнительные тесты в образцах тканей пациентов с остеоартритом, которым была проведена замена суставов в NYU Langone, обнаружили аналогичное повышение уровня аденозиновых рецепторов A2A на хондроцитах.
Когда исследователи обработали хондроциты мыши молекулой под названием IL-1beta, которая способствует развитию остеоартрита, они обнаружили, что воспаленные хондроциты производят на 39 процентов меньше АТФ. Они также обнаружили на 80 процентов меньшую экспрессию ANKH, молекулы, которая экспортирует АТФ, в обработанных IL-1beta клетках. Наконец, они обнаружили, что отсутствие фермента, участвующего в превращении АТФ в аденозин, снижает уровень аденозина, что приводит к остеоартриту у мышей. Также известно, что недостаток фермента у людей приводит к заболеванию.
Когда команда вводила аденозин, упакованный в липидные пузырьки, в травмы ПКС крыс, исследователи обнаружили, что избыток аденозина, опосредованный аденозиновым рецептором A2A, предотвращает развитие остеоартрита у животных.
Кронштейн говорит, что соответствующие будущие методы лечения, в случае успеха, предотвратят или отсрочат необходимость в некоторых из миллиона или около того замен суставов, выполняемых каждый год, число которых растет отчасти из-за ожирения, которое оказывает большее давление на суставные структуры.
"Поскольку суставы, возможно, придется заменять снова и снова, если мы сможем отложить необходимость замены суставов на более поздний период жизни, велика вероятность, что пациентам придется сделать это только один раз," говорит Кронштейн.