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2022-01-19 17:25

关节炎相关基因也能再生关节软骨和生长板

Arthritis-related gene also regenerates cartilage in joints and growth plates

IL-6蛋白质家族名声不好:它能促进炎症、关节炎、自身免疫性疾病,甚至癌症。然而,美国南加州大学领导的一项新研究发表在《通讯生物学》上,揭示了IL-6和相关基因在维持和再生关节软骨和生长板中的重要性,使儿童骨骼生长。

“我们节目,第一次,il - 6的家庭,以前几乎完全与关节炎、肌肉骨骼领域相关的骨骼和肌肉损失,和其他慢性炎性疾病,需要维护骨骼干细胞和祖细胞,以及关节和脊柱的健康成长和功能,“该研究的通讯作者Denis Evseenko说,他是遗传整形外科研究的J. Harold和Edna LaBriola主席,也是南加州大学整形外科、干细胞生物学和再生医学的副教授。“我们的研究建立了炎症和再生之间的联系,并可能解释为什么在慢性炎症中干细胞和祖细胞会耗尽。”

在这项研究中,来自南加州大学的第一作者Nancy Q. Liu和她的同事仔细观察了IL-6激活的一个关键基因:STAT3。在实验室培养的人类细胞和小鼠细胞中,科学家证明STAT3对关节和生长板中的软骨形成细胞的增殖、生存、成熟和再生至关重要。当该基因停止发挥作用时,软骨形成细胞的功能会随着时间的推移而变得越来越不正常,导致体型变小,生长板过早融合,骨骼发育不全,关节软骨轻度退化。

当小鼠缺乏一种被称为糖蛋白130 (gp130)的蛋白质时,也会出现同样的问题。所有IL-6蛋白都使用gp130来激活Stat3。另一种基因Lifr的失活产生了类似但更温和的骨骼和软骨变化。Lifr编码一种蛋白质,与gp130协同识别IL-6中的一种蛋白质liff。

在缺乏gp130的老鼠身上,科学家可以通过过度激活stat3来恢复正常的生长板,尽管这也会导致软骨过度生长,从而导致其他骨骼异常。

有趣的是,研究人员注意到显著的性别差异:当Stat3停止功能时,女性比男性经历了更严重的软骨和骨骼变化。为了了解其中的原因,研究人员改变了小鼠和实验室培育的猪软骨细胞的雌激素水平。在这两种情况下,雌激素增加了Stat3的数量和活性,这表明女性可能更依赖这个基因。

该研究对使用现有抑制STAT3的药物抑制自身免疫性疾病的炎症具有临床意义:这些药物也可能干扰生长和再生。

相反,Evseenko实验室利用他们对STAT3和相关基因和蛋白质的细微差别的理解,开发了一种具有高度靶向性的药物,具有在不引发炎症的情况下再生关节软骨的潜力。这种药物不久将进行人体临床试验。

Evseenko说:“我们的发现确实改变了范式,并挑战了该领域关于IL-6、STAT3以及相关基因和蛋白质如何影响炎症和再生的现有教条。”