Внутренняя саламандра: люди восстанавливают хрящи подобно амфибиям

Представление, что хрящевая ткань в человеческом суставе не восстанавливается, оказалось мифом. Биологи открыли механизм её обновления и теперь надеются усилить его, чтобы избавить человечество от артрита. В перспективе же мы, возможно, научимся даже отращивать ампутированные ноги.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science Advances.

Некоторые животные, например, саламандры и рыбки данио-рерио, славятся своей способностью к регенерации конечностей. Учёным известно, какие молекулы микроРНК запускают этот процесс. Учёными также была выявлена любопытная закономерность: раны на самых концах конечности таких существ заживают гораздо лучше, чем ближе к телу.

До недавнего времени эксперты полагали, что такая суперспособность не имеет никаких аналогов в организме человека разумного. Но недавнее исследование заставляет пересмотреть этот тезис.

Авторы разработали метод оценки возраста молекулы белка. Напомним, что такая молекула – это цепочка аминокислот. Со временем в белке происходят предсказуемые превращения аминокислот. По числу таких изменённых звеньев можно судить о том, как давно молекула белка была синтезирована.

Вооружившись этой методикой, учёные определили возраст ключевых белков человеческого хряща, в том числе коллагенов, в суставах нижних конечностей.

Оказалось, что белки хрящей в голеностопном суставе младше, чем в коленном, а те младше, чем в тазобедренном. То есть белки в суставах всё-таки обновляются в течение жизни. При этом, чем ближе сустав к концу конечности, тем чаще происходит обновление.

Это объясняет давно известный медикам факт, что травмы голеностопного сустава заживают быстрее и реже приводят к артритам, чем повреждения коленного и тем более тазобедренного суставов.

Исследователи заметили, что эта закономерность делает нас похожими на саламандр и других чемпионов по регенерации, которым восстановление тоже даётся тем легче, чем дальше расположено травмированное место от туловища.

Тогда биологи решили изучить механизм обновления нашей хрящевой ткани. Обнаружилось, что в нём задействованы те же микроРНК, что и у братьев наших меньших. Активность этих молекул, как и ожидалось, была выше в суставах, расположенных ближе к концу ноги. Кроме того, она была выше в поверхностных слоях хряща по сравнению с его же более глубокими слоями.

"Мы были рады узнать, что регуляторы регенерации в конечностях саламандры, по-видимому, также являются регуляторами восстановления ткани суставов в человеческих конечностях, – говорит первый автор исследования Мин-Фэн Хюэ (Ming-Feng Hsueh) из Университета Дьюка. – Мы называем это способностями нашей внутренней саламандры".

Учёные отмечают, что на основе этих микроРНК можно создать лекарства, замедляющие развитие артрита, а то и обращающие вспять его течение.

"Мы считаем, что мы могли бы усилить эти регуляторы для полной регенерации хряща сустава, дегенерировавшего [в результате] артрита", – рассказывает глава исследовательской группы Вирджиния Краус (Virginia Kraus), также из Университета Дьюка.

При этом исследователи не упускают из виду и более амбициозные цели, ведь подобный механизм вряд ли является специфическим именно для хрящей. Скорее всего, с его помощью можно восстанавливать самые разные ткани.

"Если мы сможем выяснить, каких регуляторов нам не хватает по сравнению с саламандрами, мы сможем добавить обратно недостающие компоненты и когда-нибудь разработать способ регенерации части или всей травмированной человеческой конечности", – предполагает Краус.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, чем ещё регенерация тканей у человека похожа на этот процесс у амфибий. Также мы рассказывали, какие гены могут подарить человеку даже регенерацию головы.