Люди могут отращивать хрящи, как саламандры

Вопреки распространенному мнению, хрящ в суставах человека способен восстанавливаться. Он делает это подобно тому, как это происходит у саламандр и рыбок данио-рерио. Такую особенность впервые обнаружили исследователи из Университета Дьюка. 

Ученые применяли способ определения возраста белков с использованием внутренних молекулярных часов, интегрированных в аминокислоты, которые переходят из одной формы в другую с предсказуемой регулярностью.

Дело в том, что вновь созданные белки имеют мало или вообще не имеют аминокислотных преобразований; старые же белки таких превращений за свою жизнь претерпевают немало. Понимание данного процесса позволило исследователям использовать чувствительную масс-спектрометрию, чтобы определить возраст ключевых белков человеческого хряща, включая коллагены.

Они обнаружили, что возраст хряща во многом зависит от его местоположения в организме. Хрящ в лодыжках обычно молодой, хрящи колена — среднего возраста и самые старые хрящи живут в бедрах. 

Эта корреляция между возрастом человеческого хряща и его расположением в теле совпадает с градиентом восстановления конечностей у некоторых животных, которые легче регенерируют на самых периферийных участках тела, включая концы ног или хвостов.

Данное открытие помогло понять, почему повреждения коленей и особенно бедер тяжело восстанавливаются и часто перерастают в артроз, в то время как травмы лодыжки заживают куда быстрее.

Исследователи также узнали, что процесс регенерации регулируют определенные молекулы микроРНК. Эти же микроРНК наиболее активны у животных, известных своим восстановлением конечностей, плавников или хвостов, — включая саламандр, рыбок данио-рерио, африканских пресноводных рыб и ящериц.

У людей эти микроРНК — эволюционный артефакт, который обеспечивает нам способность к восстановлению тканей суставов. Как и у животных, активность микроРНК значительно варьируется в зависимости от ее местоположения: она максимальна в ​​лодыжках по сравнению с коленями и бедрами; также она выше в верхнем слое хряща по сравнению с более глубокими слоями.

«Мы были рады узнать, что регуляторы регенерации в конечностях саламандры, по-видимому, также являются регуляторами восстановления суставной ткани в конечностях человека», — говорит ведущий автор исследования,  Мин-Фенг Сюэ, — «мы называем это нашей “внутренней саламандрой».

Исследователи заявили, что найденные микроРНК могут стать лекарствами, способными предотвратить, замедлить или обратить вспять остеоартроз.

«Мы считаем, что могли бы усилить эти регуляторы для полной регенерации деградировавшего хряща артрозного сустава. Если удастся выяснить, чего людям не хватает по сравнению с саламандрами, то мы сможем добавить недостающие компоненты и разработать способ полной регенерации», — говорит Вирджиния Байерс-Краус, доктор медицинских наук, профессор кафедры медицины  в университете Дьюка, — «Мы полагаем, что обнаружили фундаментальный механизм восстановления, который можно применять ко многим тканям, а не только к хрящам».