Группа исследователей из Стэнфордского медицинского университета сообщила о прорыве, который может изменить будущее лечение остеоартрита - дегенеративного заболевания суставов, от которого страдают миллионы людей во всем мире. В исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые обнаружили, что блокирование белка, связанного со старением, восстанавливает хрящевую ткань у старых мышей и предотвращает развитие артрита после травм колена. Ранние лабораторные испытания на образцах человеческого хряща также показали признаки регенерации.


Инъекционный препарат восстанавливал суставной хрящ у пожилых и травмированных мышей

Несмотря на то, что результаты исследования находятся на стадии эксперимента, исследователи говорят, что будущие методы лечения могут потенциально уменьшить или отсрочить необходимость в операции по замене сустава.

В заявлении, опубликованном Стэнфордским медицинским центром, Хелен Блау, доктор философии, профессор микробиологии и иммунологии, говорит: "Это новый способ регенерации тканей взрослого организма, и он имеет значительные клинические перспективы для лечения артрита, вызванного старением или травмой. Мы искали стволовые клетки, но они явно не участвуют в этом процессе. Это очень интересно".

Блау, возглавляющий Лабораторию биологии стволовых клеток Бакстера и являющийся профессором Фонда Дональда Э. и Делии Б. Бакстеров, и Нидхи Бхутани, доктор философии, доцент кафедры ортопедической хирургии, являются старшими авторами исследования.

Остеоартрит поражает примерно каждого пятого взрослого жителя США и ежегодно приносит десятки миллиардов долларов прямых затрат на здравоохранение. Возможность создания препарата, способного восстанавливать хрящевую ткань, представляет собой серьезный сдвиг по сравнению с существующими подходами к лечению, основанными на симптомах.

Таргетинг белка, связанного со старением

Исследование было сосредоточено на белке, известном как 15-PGDH, который исследователи назвали герозимом, или ферментом, связанным со старением тканей. Уровень 15-PGDH повышается по мере старения организма. Этот белок расщепляет простагландин Е2, молекулу, участвующую в восстановлении и регенерации тканей.

"Интересно, что простагландин Е2 был связан с воспалением и болью", - говорится в заявлении Блау. "Но это исследование показывает, что при нормальном биологическом уровне небольшое увеличение простагландина Е2 может способствовать регенерации".

Предыдущее исследование той же команды показало, что блокирование 15-PGDH улучшает мышечную силу у старых мышей. В последнем исследовании ученые выяснили, может ли тот же подход повлиять на здоровье хрящей. Хрящ, особенно гладкий гиалиновый хрящ, покрывающий суставы, обладает весьма ограниченной способностью к регенерации после повреждения. Остеоартрит развивается, когда хрящ разрушается из-за возраста, травмы или механического воздействия, что приводит к воспалению, отеку и хронической боли. В настоящее время лечение направлено на устранение симптомов или хирургическую замену поврежденных суставов. Ни одно из одобренных лекарств не может обратить вспять потерю хряща.

В новых экспериментах пожилым мышам вводили мелкомолекулярный ингибитор 15-PGDH. Некоторые животные получали системные инъекции, а другие - непосредственно в коленный сустав. В обоих случаях исследователи наблюдали утолщение хряща, который ранее был тонким и деградировал с возрастом. Дополнительные испытания подтвердили, что регенерированная ткань напоминала функциональный гиалиновый хрящ, а не фиброхрящ, который механически слабее.

"Регенерация хряща в такой степени у пожилых мышей застала нас врасплох", - говорит Нидхи Бхутани в заявлении Стэнфорда. "Эффект был поразительным".

Профилактика артрита после травмы

Исследователи также протестировали препарат на мышах с травмами колена, напоминающими разрыв передней крестообразной связки (ACL) - распространенной спортивной травмы, которая значительно повышает долгосрочный риск развития остеоартрита. У мышей, получавших ингибитор дважды в неделю в течение четырех недель после травмы, вероятность развития остеоартрита была гораздо ниже, чем у животных, не получавших лечения. Мыши, получавшие лечение, также продемонстрировали улучшение подвижности и способности переносить вес на поврежденной конечности.

Интересно, что лечение, по-видимому, перепрограммировало существующие клетки хряща, известные как хондроциты, вместо того чтобы полагаться на стволовые клетки. Анализ показал изменение экспрессии генов в сторону более молодого профиля хряща, включая снижение экспрессии маркеров воспаления и генов, разрушающих хрящ.

"Механизм поразителен и действительно изменил наше представление о том, как может происходить регенерация тканей", - сказал Бхутани в своем заявлении. "Очевидно, что большой пул уже существующих клеток в хряще изменяет паттерны экспрессии своих генов".

Ранние сигналы в тканях человека

Чтобы изучить потенциальную значимость для людей, исследователи из Стэнфорда обработали образцы хряща, полученные от пациентов, которым была проведена операция по замене коленного сустава в связи с остеоартритом. После недельного воздействия ингибитора 15-PGDH в ткани уменьшилось количество клеток, вырабатывающих фермент, связанный со старением, и появились первые молекулярные признаки регенерации хряща.

Пероральный ингибитор 15-PGDH уже прошел первую фазу испытаний на безопасность при возрастной мышечной слабости, продемонстрировав безопасность и биологическую активность у здоровых добровольцев. Исследователи надеются, что аналогичные испытания позволят оценить его воздействие на суставной хрящ. Блау добавил: "Клинические испытания первой фазы ингибитора 15-PGDH для лечения мышечной слабости показали, что он безопасен и активен у здоровых добровольцев. Мы надеемся, что в скором времени будет начато аналогичное испытание для проверки его действия на регенерацию хряща. Мы очень рады этому потенциальному прорыву. Представьте себе, что вы сможете регенерировать существующий хрящ и избежать замены сустава".

Однако эксперты предупреждают, что результаты, полученные на мышах, не всегда применимы к людям. Многие регенеративные методы лечения показали хорошие результаты на животных моделях, но столкнулись с проблемами при клинической разработке. Чтобы определить, насколько безопасен и эффективен этот подход у пациентов с остеоартритом, потребуются независимые клинические испытания. Пока же полученные результаты представляют собой ранний, но потенциально значимый шаг в понимании того, как в будущем можно будет обратить вспять процесс потери хряща, связанный со старением.