Особенности метаболизма протеогликанов из разных топографических зон коленного сустава у больных остеоартрозом: вариабельность фенотипа хондроцитов

Авторы: Русова Т.В.¹, Строкова Е.Л.², Воропаева А.А.³, Щелкунова Е.И.⁴

Реферат

Исследовали содержание и свойства протеогликанов хряща из разных топографических зон коленного сустава у больных идиопатическим остеоартрозом III стадии. В образцах хряща из разных зон исследовали количество протеогликанов и экспрессию основных структурных генов хряща: агрекана, люмикана, версикана, коллагенов типа I и II, а также генов пролиферации и дифференцировки хондроцитов – SOX-9, TGF_b-3, TGF_bR, KLF4. Содержание и свойства протеогликанов в разных топографических зонах хряща различаются – в зоне с максимальной механической нагрузкой их количество минимально относительно других зон, они более прочно связаны с фибриллами коллагена, более подвижны в электрическом поле и менее агрегированы. Установлено, что клетки всех топографических зон, независимо от выраженности дегенерации и механической нагрузки, сохраняют способность экспрессировать гены основных компонентов внеклеточного матрикса, а также сигнальных белков пролиферации и дифференцировки на одном уровне, однако в наиболее нагружаемой зоне снижена экспрессия гена протеогликана версикана и регуляторного белка KLF4. Таким образом, в хряще разных зон коленного сустава фенотипически различные хондроциты продуцируют протеогликаны, отличающиеся по количеству и свойствам.

Тэги

остеоартроз, протеогликаны, суставной хрящ, экспрессия генов пролиферации и дифференцировки хондроцитов, экспрессия генов протеогликанов

Список литературы

1. Русова Т.В., Баитов В.С. Структура гликозаминогликанов суставного хряща у больных остеоартрозом: влияние топографии коленного сустава // Бюл. СО РАМН. 2012. 32. (2). 54–60.

2. Русова Т.В., Баитов В.С. Биохимические изменения протеогликанов суставного хряща при прогрессирующем остеоартрозе // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. 2008. (2). 26–30.

3. Abramson S.B., Attur M. Developments in scientific understanding of osteoarthritis // Arthritis Res. Ther. 2009. 11. (3). 227–235.

4. Aigner T., Dudhia J. Phenotypic modulation of chondrocytes as a potential therapeutic target in osteoarthritis: a hypothesis // Ann. Rheum. Dis. 1997. 56. 287–291.

5. Aigner T., Söder S., Gebhard P.M. et al. Mechanisms of disease: role of chondrocytes in the pathogenesis of osteoarthritis – structure, chaos and senescence // Nat. Clin. Pract. Rheumatol. 2007. 7. 391–399.

6. Anderson A.S., Loeser R.F. Why is osteoarthritis an age-related disease? // Best. Pract. Res. Clin. Rheumatol. 2010. 24. (1). 15–25.

7. Bobacz K., Erlacher L., Smolen J. et al. Chondrocyte number and proteoglycan synthesis in the aging and osteoarthritic human articular cartilage // Ann. Rheum. Dis. 2004. 63. 1618–1622.

8. Cs-Szabo G., Ragasa D., Berger R.A., Kuettner K.E. The many faces of osteoarthritis. Berlin, 2002. 489 p.

9. Cucchiarini M., Thurn T., Weimer A. et al. Restoration of the extracellular matrix in human osteoarthritic articular cartilage by overexpression of the transcription factor SOX-9 // Arthritis Rheum. 2007. 56. (1). 158–167.

10. DeGroot J., Verzijl N., Wenting-van Wijk M.J., et al. Accumulation of advanced glycation end products as a molecular mechanism for aging as a risk factor in osteoarthritis // Arthritis Rheum. 2004. 50. 1207–1215.

11. Dejica V.M., Mort J.S., Laverty S. et al. Increased type II collagen cleavage by cathepsin K and collagenase activities with aging and osteoarthritis in human articular cartilage // Arthritis Res. Ther. 2012. 14. (3). R113.

12. Dreier R. Hypertrophic differentiation of chondrocytes in osteoarthritis: the developmental aspect of degenerative joint disorders // Arthritis Res. Ther. 2010. 12. (5). 216–224.

13. Hardigham T.E., Muir H. Hyaluronic acid in cartilage and proteoglycan aggregation // Biochem. J. 1974. 139. 565–581.

14. Hardigham T.E., Fosang A.J. Proteoglycans: many forms and many function // FASEB J. 1992. 6. 861–870.

15. Iozzo R.V. Cartilage and smooth muscle cell proteoglycans detected by affinity blotting using biotinylated hyaluronan // Methods Mol. Biol. 2000. 171. 53–66.

16. Kurz B., Lemke A.K., Fay J. et al. Pathomechanisms of cartilage destruction by mechanical injury // Ann. Anat. 2005. 187. 473–485.

17. Little C.B., Ghosh P. Variation in proteoglycan metabolism by articular chondrocytes in different joint regions is determined by post-natal mechanical loading // Osteoarthritis Cartilage. 1997. 5. (1). 49–62.

18. Loeser R.F. Age-related changes in the musculoskeletal system and the development of osteoarthritis // Clin. Geriatr. Med. 2010. 26. (3). 371–386.

19. Loeser R.F. Aging cartilage and osteoarthritis – what’s the link? // Curr. Opin. Rheumatol. 2011. 23. (5). 492–496.

20. Settembre C., Arteaga-Solis E., McKee M.D. et al. Proteoglycan desulfation determines the efficiency of chondrocyte autophagy and the extent of FGF signaling during endochondral ossification // Genes Dev. 2008. 22. 2645–2650.

21. Van Osch G.J., van der Veen S.W., Buma P., Verwoerd-Verhoef H.L. Effect of transforming growth factor-beta on proteoglycan synthesis by chondrocytes in relation to differentiation stage and the presence of pericellular matrix // Matrix Biol. 1998. 17. (6). 413–424.

Об авторах (для корреспонденции):

Русова Т.В. – к.б.н., старший научный сотрудник лабораторно-экспериментального отдела, e-mail: TRusova@niito.ru

Строкова Е.Л. – научный сотрудник лабораторно-экспериментального отдела, e-mail: EZavyalova@niito.ru

Воропаева А.А. – к.б.н., научный сотрудник Отдела инноваций и интеллектуальной собственности, e-mail: Voropaeva2011@rambler.ru

Щелкунова Е.И. – научный сотрудник лабораторно-экспериментального отдела, e-mail: EShelkunova@niito.ru

Полный текст

13_5_2013.pdf

Поступило: 09/02/2015