**Nové poznatky o regeneraci chrupavky a enzymu 15-PGDH**
Výzkumníci dosáhli významného pokroku v oblasti regenerace chrupavky. Inhibicí enzymu 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenázy (15-PGDH), jehož hladiny stoupají s věkem, se jim podařilo posunout chrupavkové buňky k zdravějšímu fenotypu. Toto zjištění vedlo k výraznému zlepšení v myším modelu osteoartritidy.
**Problém špatně se opravující chrupavky**
Kloubní chrupavka, hladká nosná tkáň na koncích kostí, se s věkem nebo po zranění špatně regeneruje. To představuje hlavní výzvu v léčbě osteoartritidy, onemocnění, které postihuje značnou část dospělé populace a snižuje kvalitu života. Současné léčebné postupy se primárně zaměřují na úlevu od bolesti a náhradu kloubů. Dosud však neexistují schválené terapie, které by se přímo zaměřovaly na ztrátu chrupavky, jež je příčinou osteoartritidy.
Předchozí výzkumy ukázaly, že enzym 15-PGDH se s věkem zvyšuje v mnoha tkáních a může potlačovat regeneraci degradací klíčových prostaglandinů. Prostaglandiny jsou lipidové signální molekuly ovlivňující zánět a opravu tkání. V dřívějších modelech, které zkoumaly svaly, nervy, kosti a krev, vedla inhibice 15-PGDH k posílení endogenní signalizace prostaglandinů a zlepšení opravy tkání.
Vzhledem k tomu, že osteoartritida je zásadně problémem selhávající regenerace kloubní chrupavky a dosavadní strategie regenerace chrupavky založené na endogenní opravě byly omezené, rozhodl se tým vedený výzkumníky ze Stanford Medicine prozkoumat roli 15-PGDH ve stárnoucí a zraněné chrupavce. Jejich studie byla publikována v odborném časopise *Science*.
**Zlepšení stavu chrupavky**
Pomocí imunohistochemie na kolenních kloubech mladých (4 měsíce) a stárnoucích (24 měsíců) myší tým zjistil, že buňky exprimující 15-PGDH byly přítomny v různých kloubních tkáních. Konkrétně v chrupavce bylo množství 15-PGDH přibližně dvakrát vyšší u stárnoucích myší. Kolenní klouby stárnoucích myší měly výrazně tenčí chrupavku a četné praskliny na jejím povrchu.
Kohorta stárnoucích samců myší byla denně po dobu jednoho měsíce léčena intraperitoneálně inhibitorem 15-PGDH (PGDHi). Následně kolenní klouby léčených stárnoucích myší vykazovaly zvýšenou tloušťku a rovnoměrnost chrupavky, téměř srovnatelnou s mladými myšmi.
Nově vytvořená chrupavka u léčených stárnoucích myší nebyla vláknitá a drsná, jak se často stává po zhojení zranění, ale nesla mnoho znaků normální chrupavky. Zvýšila se exprese kolagenu typu II (COL-2) a agrekanu (ACAN), což jsou hlavní stavební prvky zdravé chrupavky, a také lubricinu (PRG4), povrchového maziva, které pomáhá chrupavce klouzat s nízkým třením.
Výzkumníci dále zkoumali, zda je lokální podání do kloubu dostatečné v modelu osteoartritidy vyvolané zraněním. Tříměsíční samci myší byli léčeni sérií intraartikulárních injekcí PGDHi, počínaje jeden týden po zranění, dvakrát týdně po dobu dvou týdnů.
Odpověď byla podobná tomu, co tým pozoroval při systémovém podání: zlepšená kvalita chrupavky, vyšší hladiny COL-2 a zvýšené množství agrekanu/lubricinu. Reakce na bolest byly u léčených myší rovněž lepší; myši s injekcemi PGDHi se blížily nezraněným kontrolám v měřeních chůze a mechanické bolesti. Tento konkrétní experiment je relevantní i pro mladé lidi: i po úspěšné opravě se u poloviny osob, které utrpí rupturu předního zkříženého vazu, rozvine osteoartritida v postiženém kloubu během přibližně 15 let.
**Účinek bez zapojení kmenových buněk**
Regenerace tkání často zahrnuje proliferaci a diferenciaci kmenových buněk, avšak takové buňky jsou v chrupavce pozorovány jen zřídka, což může být důvodem její špatné regenerace. Tým zjistil, že pozorovaná regenerace byla většinou důsledkem změn v genové expresi stávajících diferencovaných chrupavkových buněk, spíše než výsledkem expanze kmenových buněk.
Výzkumníci identifikovali několik shluků chondrocytů ve stárnoucí chrupavce a popsali tři, které se mění s podáním PGDHi. Hypertrofické chondrocyty, typ, který podporuje osifikaci chrupavky, vykazovaly vysokou expresi 15-PGDH. Léčba snížila výskyt tohoto podtypu z 8 % na 3 %. Další podtyp, fibro-chondrocyty, se snížil ze 16 % na 8 % v přítomnosti PGDHi.
Naproti tomu zdravý podtyp, který aktivně udržuje extracelulární matrix, zvýšil svou prevalenci z 22 % na 42 %. Nebyly zjištěny žádné důkazy výrazně zvýšeného buněčného dělení, což podporuje myšlenku, že pozitivní efekt pochází převážně ze změny chování stávajících buněk.
Pro větší relevanci svých zjištění pro lidi výzkumníci studovali vzorky od 11 pacientů s osteoartritidou podstupujících náhradu kolenního kloubu a zjistili známky zvýšené exprese 15-PGDH a nižší hladiny prostaglandinů. Nakonec léčili lidskou chrupavku PGDHi *in vitro* a pozorovali výsledky podobné těm u myší, se zvýšenou tuhostí naznačující zdravé chování při zatížení.
Helen Blau, PhD, profesorka mikrobiologie a imunologie a jedna ze starších autorek studie, uvádí, že tato zjištění představují nový způsob regenerace dospělých tkání s klinickým potenciálem pro léčbu artritidy způsobené stárnutím nebo zraněním. Poznamenala, že regenerace byla pozorována bez zapojení kmenových buněk.
Nidhi Bhutani, PhD, docentka ortopedické chirurgie a další starší autorka, poukazuje na to, že miliony lidí trpí bolestmi kloubů s postupujícím věkem a doposud neexistoval lék, který by přímo řešil ztrátu chrupavky. Dodala, že tento inhibitor způsobuje výraznou regeneraci chrupavky, která přesahuje doposud zprávy o účincích jakýchkoli jiných léků nebo intervencí. Rozsah regenerace chrupavky u stárnoucích myší je popisován jako pozoruhodný.