Американские исследователи обнаружили следы обновления ткани в суставах ног у человека. Они измерили возраст внеклеточных белков в суставных хрящах и заметили, что чем дальше сустав от позвоночника, тем больше в нем молодых, новообразованных белков. Кроме того, в обновляющейся ткани ученые нашли повышенную экспрессию микроРНК, которые встречаются у животных, способных к регенерации — например, аксолотлей.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

По сравнению с рыбами и амфибиями большинство млекопитающих потеряли способность к регенерации конечностей. У людей могут отрастать заново ампутированные кончики пальцев, но только в раннем детстве. Однако у взрослых не регенерируют даже поврежденные скелетные ткани, например, при остеоартрите, — по крайней мере, так считалось до сих пор.

Группа ученых из Медицинской школы Университета Дюка под руководством Вирджинии Краус (Virginia Kraus) решила измерить возраст отдельных молекул во внеклеточном веществе хрящей. Известно, что вне клеток некоторые аминокислоты в белках подвергаются случайному неферментативному гидролизу. В результате амиды превращаются в кислоты, и из глутамина и аспарагина образуются глутамат (глутаминовая кислота) и аспартат. По соотношению аспартата к аспарагину можно оценить время жизни того или иного участка белка.

Исследователи работали с образцами здоровой и пораженной хрящевой ткани. Здоровую ткань они получили после операций, связанных с травмами, а пораженную – от пациентов с остеоартритом, всего они собрали 18 разных образцов. Ученые измерили возраст разных внеклеточных белков — коллагена, аггрекана, фибронектина и других — и заметили, что в дистальных суставах (голеностопе) белки моложе, чем в проксимальных (бедренных).

Ученые предположили, что разная скорость восстановления внеклеточных белков — это проявление способности к регенерации, которая частично сохраняется в дистальных отделах конечности и исчезает в проксимальных. Тогда при разрушении сустава, которое сопровождает остеоартрит, в хрящах должны запускаться те же процессы регенерации.

Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи измерили в хрящевой ткани экспрессию характерных микроРНК, которые раньше обнаруживали у других животных с высокими способностями к регенерации — аксолотля и рыбки данио-рерио. В образцах с остеоартритом концентрация этих микроРНК оказалась в два раза выше, чем в здоровом хряще, а в голеностопе — в два-пять раз больше, чем в плече, в зависимости от типа микроРНК.

Таким образом, ученые подтвердили, что в условиях стресса и разрушения ткани в хрящах человека запускаются те же процессы, что и в регенерирующих конечностях амфибий и плавниках рыб. В дистальных отделах они работают активнее, и возможно, именно этим объясняется то, что в голеностопе остеоартрит встречается реже, чем в бедренном суставе. Исследователи не исключают, что стимуляция именно этих процессов регенерации — возможно, инъекция соответствующих микроРНК — позволит в будущем лучше восстанавливать поврежденные суставные хрящи.