Mi a biológiai óra szerepe a porcképződésben?
megjelent:
A Debreceni Egyetem kutatói elsőként írták le, hogy a mechanikai ingerek a fejlődő porcsejtek biológiai órájának szinkronizálása révén fejtik ki porcképződést elősegítő hatásukat. A vizsgálat eredményei hozzájárulhatnak az ízületi gyulladás, illetve a porckopás kezelésében új típusú, hatékonyabb gyógymódok kifejlesztéséhez, melyekkel jobb minőségű porcpótlás érhető el.
A Debreceni Egyetem kutatói a Journal of Pineal Research című folyóiratban (IF: 12), a biológiai (cirkadián) órával kapcsolatos kutatások egyik legrangosabb fórumán publikálták cikküket (Judit Vágó, Éva Katona, Roland Takács, Klaudia Dócs, Tibor Hajdú, Patrik Kovács, Róza Zákány, Daan R. van der Veen, Csaba Matta: Cyclic uniaxial mechanical load enhances chondrogenesis through entraining the molecular circadian clock).
A közleményben arról számoltak be, hogy az ízületeinkben jelen lévő porcszövet egészséges kialakulásához szükségesek bizonyos mechanikai ingerek (például korai magzati mozgások), amelyek részben a fejlődő porcsejtek biológiai órájának szinkronizálása révén fejtik ki a pozitív hatásukat.
A kutatás új típusú gyógymódok kifejlesztéséhez járulhat hozzá
A korunk egyik népbetegségének számító porckopás (arthrózis), és az ezzel összefüggésben, vagy akár ettől függetlenül kialakuló ízületi gyulladás (oszteoarthritisz) előrehaladott stádiuma elviselhetetlen fájdalommal járó, progresszív és a tüneti kezelést leszámítva jelenleg gyógyíthatatlan betegség. Ezért is rendkívül fontos a betegség kórfolyamatainak molekuláris szintű feltérképezése, ami új típusú gyógymódok kifejlesztéséhez, illetve a meglévő terápiák finomhangolásához járulhat hozzá – ismertette a kutatás vezetője, Matta Csaba.
A Debreceni Egyetem ÁOK Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet adjunktusa hozzátette, hogy a sérült porcszövet helyreállítását célzó egyik módszer differenciálatlan őssejtek beültetésén alapul. Ezek az őssejtek a legtöbbször azonban nem az eredeti üvegporcot (hialinporc), hanem a kedvezőtlenebb biomechanikai tulajdonságokkal rendelkező rostos porcot alakítják ki. Emiatt fontos lenne a hialinporc kialakulását irányító molekuláris folyamatok pontosabb megismerése. A most megjelent munkában a porcszövet-biológia egy különösen izgalmas, új aspektusával foglalkoztak.
Az élőlények napi ritmusát (cirkadián ritmus) a hipotalamuszban található központi óra, valamint a periférián, valamennyi szövetünkben és sejtünkben, így az érett porcsejtekben is jelen lévő molekuláris órák szabályozzák. A molekuláris óra óragének és órafehérjék bonyolult, egymást serkentő, illetve gátló kölcsönhatásán keresztül működik. A cirkadián óra szinkronitásának zavarai számos betegség (például szív- és érrendszeri megbetegedések, elhízás, egyes pszichológiai rendellenességek) hátterében állhatnak. Az már korábban is ismert volt, hogy a molekuláris óra egyik kulcsfontosságú génjének a károsodása érett porcsejtekben arthritiszes elváltozásokat idézhet elő. A pontos mechanizmus azonban egyelőre nem ismert.
A molekuláris óra működését a porcfejlődés során eddig még nem vizsgálták
Ahhoz, hogy megértsük a porcsejtek belső cirkadián ritmusának szabályozását és azt, hogy az óra ritmicitásának felbomlása hogyan segítheti elő az ízületi gyulladás kialakulását, először a molekuláris órának a porcszövet kialakulásában játszott szerepét kell feltérképeznünk – mondta Matta Csaba.
A kutatásvezető hangsúlyozta, hogy bár a központi órát elsősorban a retinából érkező fényingerek (a nappalok és az éjszakák váltakozásai) szinkronizálják, a fejlődő ízületekben ez nem lehet releváns. Ezért feltételezték, hogy a magzati mozgásokból eredő mechanikai ingerek lehetnek azok a jelek, amelyek a molekuláris óra komponenseinek szinkronizálását elvégzik.
Ezt a valóban újszerű feltételezést sikerült igazolnia a kutatócsoportnak. A kísérleteket 4 napos csirkeembriók végtagtelepeiből előállított porcosodó sejtkultúrákban végeztük, mechanikai ingerlést követően. A kontroll kultúrákhoz képest a mechanikailag stimulált kultúrákban egyértelműen látható volt az óragének ritmikus expressziója. Ez a ritmikus mintázat a porcfejlődést irányító gének kifejeződésében is kimutatható volt – hangsúlyozta Matta Csaba.
A Debreceni Egyetem kutatóinak tehát elsőként sikerült leírnunk, hogy a mechanikai ingerek – legalább részben – a fejlődő porcsejtek cirkadián órájának szinkronizálása révén fejtik ki a porcképződést elősegítő hatásukat. Eredményeik alapján az idős korban gyakori ízületi gyulladás vagy porckopás esetén a sejtalapú terápiás eljárások a jövőben kiegészíthetőek lehetnének. A kutatók reményei szerint a beültetés előtt álló őssejteket megfelelő mechanikai stimulációval „elő-ingerelve” hatékonyabb porcregeneráció érhető el.
(Debreceni Egyetem)
