根据发表在《科学进展》杂志上的突破性新研究,骨关节炎框架中一种以前未经研究的蛋白质可能对预防这种疾病至关重要,其中包括特拉华大学助理教授贾斯汀·帕雷诺的工作。
骨关节炎是一种不可逆转的、疼痛的、使人衰弱的关节疾病,其特征是缓冲骨头末端的软骨(称为关节软骨)破裂。据美国疾病控制与预防中心称,它最常发生在手、膝盖或臀部,是最常见的关节炎类型,影响超过3250万美国人。
帕雷诺(Parreno)是多伦多大学的一名博士生,当时他发现一种名为阿德维林(adseverin)的蛋白质有助于保持关节软骨健康。这是第一次发现与细胞结构相关的特定蛋白质可以预防骨关节炎。
这一发现几乎是偶然的。当帕雷诺发现健康的软骨细胞含有大量的阿德韦林而不健康的软骨细胞则不含时,他和他的同事正在研究另一种软骨疗法。Adseverin的量最终调节细胞的结构支架,称为丝状(F)肌动蛋白。
F-肌动蛋白就像一个盾牌,抵御关节移动时软骨细胞产生的压力。失去F-肌动蛋白会导致细胞最终死亡。
“细胞确实是圆形的,细胞周围有F-肌动蛋白,”特拉华大学生物科学系成员帕雷诺说。“如果失去F-肌动蛋白,这些细胞就会变得敏感,因为它们受到机械应力,它们可能会死亡。死亡细胞无法产生软骨再生所需的分子,最终软骨会降解。”
细胞不仅会死亡,而且剩余的细胞开始产生导致软骨出现其他问题的分子。
帕雷诺说:“剩下的细胞也会产生肥大分子,导致矿化和组织僵硬,从而导致关节非常糟糕。”
目前骨关节炎的治疗方法要么涉及手术,要么旨在控制疼痛。虽然帕雷诺指出该研究尚未在人体中进行测试,但他表示这些发现可能为针对该蛋白质的治疗打开了大门。
“如果我们能够维持Adseverin的水平,或者以某种方式找出如何将F-肌动蛋白保持在足够高的水平,也许我们可以防止细胞死亡,”他说。“我们必须保持这些细胞的活力和健康。”
特拉华大学帕雷诺实验室通过特拉华州肌肉骨骼研究中心(DCMR)继续研究F-肌动蛋白与骨关节炎过程(包括细胞死亡)之间关系的调节。该实验室专注于另一种F-肌动蛋白结合蛋白,称为原肌球蛋白。帕雷诺说,F-肌动蛋白可能是调节软骨退化的关键。
“我真正发现这项工作的突破性之处不一定是阿德斯韦林,而是F-肌动蛋白在骨关节炎中减少并导致所有这些变化,”帕雷诺说。“我们知道所有这些变化正在发生,如果我们能找出调节所有这些事情的关键节点是什么,那么我们也许能够开发出骨关节炎疗法。我认为靶向F-肌动蛋白可能就是这样,我们刚刚揭开了冰山一角。
“Adseverin调节F-肌动蛋白,但其他分子也如此,所以这就是为什么我们需要了解它是否是主要分子,或者它是否只是其中之一。一旦我们弄清楚哪些分子是重要的,也许我们可以化学靶向它们以防止关节退化。”
它也可能是其他肌肉骨骼组织其他问题的关键。帕雷诺还是一个跨学科团队的成员,该团队研究多尺度肌腱损伤和肌腱病中的异常细胞反应。作为这项工作的一部分,帕雷诺正在研究F-肌动蛋白在调节肌腱变性中的作用。
该团队由主要研究员DawnElliott(工程学院生物医学工程蓝金杰出教授兼DCMR主任)领导,包括联合研究员KarinGrävareSilbernagel、健康科学学院物理治疗教授KarinGrävareSilbernagel。去年秋天,该小组从美国国立卫生研究院获得了近230万美元的五年期R01拨款。
对于帕雷诺来说,骨关节炎的研究有些个人化。作为一名从小打曲棍球、现在在卡彭特体育大楼打篮球和举重的运动员(小鲍勃),他遭遇了伤病。“我一直对肌肉骨骼系统感兴趣只是因为运动。我想我因此而倾向于骨科研究。所以这在一定程度上是为我自己服务的。我知道我会得骨关节炎,”他笑着说。