Ген, связанный с артритом, также восстанавливает хрящи в суставах и пластины роста
Семейство белков IL-6 имеет плохую репутацию: они могут способствовать развитию воспаления, артрита, аутоиммунных заболеваний и даже рака. Однако новое исследование под руководством Университета Южной Калифорнии, опубликованное в журнале Communications Biology, показывает важность IL-6 и связанных с ним генов для поддержания и регенерации хряща как в суставах, так и в пластинах роста, которые обеспечивают рост скелета у детей.
"Мы впервые показываем, что семейство IL-6, ранее почти исключительно связанное в области опорно-двигательного аппарата с артритом, потерей костной и мышечной массы и другими хроническими воспалительными заболеваниями, необходимо для поддержания скелетных стволовых и прогениторных клеток, а также для здорового роста и функционирования суставов и позвоночника", - сказал автор-корреспондент исследования Денис Евсеенко, который является профессором Дж. Гарольд и Эдна ЛаБриола, доцент кафедры генетических ортопедических исследований и доцент ортопедической хирургии, биологии стволовых клеток и регенеративной медицины в Университете Южной Калифорнии. "Наше исследование устанавливает связь между воспалением и регенерацией и может объяснить, почему стволовые и прогениторы истощаются при хроническом воспалении".
В ходе исследования первый автор Нэнси К. Лю из Калифорнийского университета и ее коллеги внимательно изучили ключевой ген, активируемый IL-6: STAT3. На лабораторных клетках человека и на мышах ученые продемонстрировали, что STAT3 имеет решающее значение для пролиферации, выживания, созревания и регенерации хрящеобразующих клеток в суставах и пластинах роста.
Когда ген переставал функционировать, хрящеобразующие клетки со временем становились все более нефункциональными, что приводило к уменьшению размеров тела, преждевременному срастанию пластин роста, недоразвитию скелета и легкой дегенерации суставного хряща.
Мыши испытывали те же проблемы, когда у них отсутствовал белок под названием гликопротеин 130 (gp130), который все белки IL-6 используют для активации Stat3. Деактивация другого гена Lifr, который кодирует белок, работающий с gp130 для распознавания одного из белков IL-6 под названием Lif, приводила к аналогичным, но более мягким изменениям скелета и хряща.
У мышей, лишенных gp130, ученые смогли восстановить нормальный рост пластин путем чрезмерной активации Stat3 - хотя это также вызвало чрезмерный рост хряща, что привело к другим скелетным аномалиям.
Интересно, что исследователи отметили значительные половые различия: когда Stat3 переставал функционировать, у женщин наблюдались более серьезные изменения хряща и скелета, чем у мужчин. Чтобы понять причину этого, исследователи изменили уровень эстрогена у мышей, а также в выращенных в лаборатории клетках хряща свиньи. В обоих случаях эстроген увеличивал количество и активность Stat3, что позволяет предположить, что женщины могут в большей степени полагаться на этот ген.
Исследование имеет клинические последствия для использования существующих препаратов, которые ингибируют STAT3 для подавления воспаления при аутоиммунных заболеваниях: эти препараты также могут препятствовать росту и регенерации.
И наоборот, лаборатория Евсеенко использовала свое понимание нюансов работы STAT3 и связанных с ним генов и белков для разработки высоконаправленного препарата, способного регенерировать суставной хрящ, не вызывая воспаления. Этот препарат вскоре будет протестирован в клинических испытаниях на людях.
"Наши результаты действительно меняют парадигму и бросают вызов существующим догмам в этой области о том, как IL-6, STAT3 и связанные с ними гены и белки влияют не только на воспаление, но и на регенерацию", - сказал Евсеенко.
