Генетическое открытие может привести к раннему обнаружению и лечению остеоартрита
Недавно обнаруженный изъян в генетическом сигнальном пути, который приводит к гипер-активной воспалительной реакции, может помочь объяснить, почему некоторые люди более склонны к развитию тяжелого остеоартрита, чем другие, считают ученые Университета штата Юта. По их словам, это открытие может в конечном итоге привести к способам обнаружения раннего начала заболевания - даже до появления симптомов - и к разработке новых методов его лечения.
Результаты исследования - одни из первых, свидетельствующие о том, что повышенная воспалительная реакция является основным фактором риска остеоартрита, - опубликованы в журнале Annals of the Rheumatic Diseases. Он основан на исследованиях на мышах и анализе семейной информации, полученной из базы данных населения штата Юта.
"Исследователи давно знали, что воспаление является частью остеоартрита, но никто точно не доказал, что изменение воспалительного процесса является инициирующим фактором в развитии заболевания", - говорит Майкл Юринек, доктор философии, ведущий автор исследования и доцент кафедры ортопедии и генетики человека в U of U Health.
"Но именно это и предполагает наше исследование. Узнав как можно больше об этом процессе, мы сможем предсказать, кто может быть предрасположен к остеоартриту, и найти лекарства, которые будут подавлять этот молекулярный путь".
Остеоартрит является наиболее распространенной формой артрита, которым страдают более 32 миллионов американцев, согласно данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC). При этом заболевании нарушается нормальная функция сустава, чаще всего это происходит в кистях рук, бедрах и коленях. По мере прогрессирования заболевания хрящ в суставе начинает разрушаться, а лежащая под ним кость - изменяться. В результате возникают боль, скованность и отек.
Факторы риска включают возраст, ожирение и генетику. На сегодняшний день не существует лекарства от остеоартрита, но упражнения, физиотерапия, обезболивающие препараты и снижение веса могут помочь облегчить его симптомы.
Ранее Юринек и его коллеги обнаружили мутацию в гене, регулирующем воспаление, под названием RIPK2, которая была связана с остеоартритом большого пальца ноги в нескольких поколениях семьи из базы данных населения штата Юта.
В новом исследовании ученые проанализировали геномы 150 семей из базы данных, в которых наблюдался наследственный остеоартрит, поражающий несколько суставов. В общей сложности они обнаружили шесть генетических вариантов, влияющих на белки сигнального пути NOD/RIPK2. В норме этот путь, который присутствует во всем организме, помогает иммунной системе противостоять бактериальным инфекциям. Когда он активируется, то временно вызывает воспаление вблизи или вокруг инфекции или травмы.
Основываясь на этом открытии, Юринек с коллегами предположили, что генетические мутации в этом пути могут усиливать или продлевать воспалительную реакцию пути NOD/RIPK2 на повреждение сустава и способствовать развитию остеоартрита.
"Простое обнаружение генов в этих семьях не обязательно доказывает, что они являются причиной остеоартрита", - говорит Джуринек. "Именно поэтому мы решили провести исследования на животных, чтобы начать понимать, как дисрегуляция этого пути может повысить восприимчивость к заболеванию"
Чтобы определить, является ли мутация в RIPK2 достаточной для возникновения предрасположенности к остеоартриту, исследователи использовали технологию редактирования генов CRISPR/Cas9 для введения дефектной человеческой аминокислоты лабораторным мышам. Затем они травмировали колено, чтобы вызвать остеоартрит. По словам Юринека, мыши являются хорошей моделью этого процесса, поскольку они имеют такое же строение суставов, как и люди.
Через восемь недель коленные суставы мышей с человеческой мутацией RIPK2 показали значительное увеличение степени и тяжести поражения хряща по сравнению с грызунами из контрольной группы. Подопытные мыши с человеческой мутацией также проявили большую активность в пути NOD/RIPK2, чем контрольная группа, что позволяет предположить, что он играет главную роль в ранних признаках остеоартрита, которые исследователи обнаружили в их коленных суставах.
Хотя исследование было посвящено редким мутациям, обнаруженным в отдельных семьях, Юринек говорит, что его результаты могут иметь широкое значение для тех, кто подвержен риску развития более распространенных форм остеоартрита.
"Вероятно, существует множество способов, которыми гены этого пути могут быть изменены в результате старения, ожирения и других заболеваний", - говорит Юринек. "Эти изменения могут предрасполагать человека к остеоартриту. Учитывая это, мы, возможно, начнем рассматривать вопрос о том, как определить биомаркеры этого пути, которые позволят нам выявлять людей с этим заболеванием до появления симптомов и находить более ранние и эффективные методы лечения".
