Біохіміки розробили гель з пептидів та модифікованої гіалуронової кислоти, який здатен заповнювати пошкодження в хрящах та стимулювати їх клітини до росту. Він виявився ефективним для відрощування клітин хряща у пробірці та у живих овець. А у майбутньому може допомогти й людям, дозволивши уникати операцій з заміни суглобів, до яких часто призводять травми хрящів. Дослідження опублікували в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Суглоб із хрящем. Xiaoyi Lan et al.
Чому хрящі важко відновлювати?
У дорослих ссавців, зокрема і людей, гіалінові хрящі, тобто ті, що складають основу суглобових поверхонь, самостійно не відновлюються. Тому травми часто призводять до замін, наприклад, колінних суглобів чи необхідності пересадки здорових хрящів.
Також лікарі практикують зумисне пошкодження кістки в місці зношування хряща, яке стимулює кровопостачання хряща і надходження в нього факторів росту. Але внаслідок цього часто утворюється менш міцний фіброзний хрящ, який гірше виконує свої функції. Тому американські науковці вирішили пошукати шлях, який дав би можливість відновити саме гіаліновий хрящ, щоб пацієнти не мали обмежень у русі і болю після хрящових травм.
Як працює гель?
Для відновлення хряща науковці розробили гібридний гель, який складався з коротких послідовностей амінокислот — пептидів, які можуть зв’язуватися з фактором росту TGFβ-1, який стимулює ріст хряща. Ці пептиди створювали філаменти, тобто волокна, на які прикріплювалися клітини гіалінового хряща. Структуру ж хряща, подібну до природного гіалінового, допомагала утворювати гіалуронова кислота.
Гель спершу випробували на культурі людських мезенхімальних стовбурових клітин, тобто таких, що дають початок сполучним тканинам, зокрема і хрящам. Включення їх у пептидно-гіалуроновий гель не тільки не зашкодило їх виживанню, але і стимулювало їхній розвиток саме у клітини гіалінового хряща.
Врешті решт, гель випробували на живих вівцях, яким штучно пошкоджували гіаліновий хрящ у колінному суглобі. За 12 тижнів в овець хрящ відновлювався у виростку стегнової кістки позаду колінної чашечки, а за 24 тижні — у тих ділянках, які найбільше піддавалися тиску під час ходьби.
Клітини хряща, приєднані до волокон з пептидів (C) та волокон з пептидів і гіалуронової кислоти (D). Ядра клітин зафарбовані фіолетовим. На картинці D будова тканини більше нагадує природну будову гіалінового хряща. Lewis et al. / PNAS, 2024
Чим лікування овець допоможе людям?
Овець обрали як модельних тварин через те, що їхні суглоби мають подібну до людської будову, а також здатні витримувати приблизно таке ж навантаження. Успіх гелю на них свідчить, що і людям може бути достатньо ввести його у місце пошкодження, щоб розпочати природно відновлення хряща. Тепер науковці планують провести дослідження на інших тваринах, зокрема із товстішими хрящами, щоб оцінити обмеження методу й можливі дефекти у відновлюваному хрящі.
Як ще лікують коліна
👃Остеоартрит, який є найпоширенішою хворобою суглобів, вдалося полікувати за допомогою пересадки хрящової тканини носа. Це допомогло відновити колінний хрящ двом пацієнтам.
🏃♀️А позбутися болю в колінах від остеоартриту, як виявилося, допомагають регулярні прогулянки та підтримання фізичної активності. Так у людей старшого віку, які регулярно гуляли, ризик появи болю в колінах був нижчим на 40 відсотків.
🦍Від болю в суглобах страждають також тварини. Горилі у Будапештському зоопарку допомогли позбутися болю, спричиненого артритом, за допомогою стовбурових клітин.