Суставной хрящ – это соединительная ткань, выстилающая поверхности суставов. Когда хрящ сильно изнашивается, это приводит к остеоартриту (ОА), изнурительному заболеванию, которое поражает миллионы людей во всем мире.

Суставной хрящ состоит из плотного внеклеточного матрикса (ECM) с редким распределением клеток, обнаруженных в здоровом хряще, также известном как хондроциты, с различными формами и потенциально различными функциями. Глубокое понимание на молекулярном уровне различных субпопуляций хондроцитов и их функций имеет решающее значение для разработки эффективных методов восстановления и регенерации хряща.

До сих пор тщательное молекулярное профилирование хондроцитов из здорового суставного хряща не проводилось из-за технических трудностей в выделении и изучении отдельных субпопуляций хондроцитов из плотного хряща.

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) провели профилирование суставного хряща здоровых и поврежденных коленных суставов мышей с разрешением одной клетки и определили девять подтипов хондроцитов с различными молекулярными профилями и ранними молекулярными изменениями, вызванными травмой в этих хондроцитах.

Это первый случай, когда ученые идентифицировали все подтипы хондроцитов в здоровом суставе и провели оценку 1:1 молекулярных изменений, связанных с повреждением сустава в этих субпопуляциях клеток.

“Эта работа расширяет наше представление о гетерогенности хондроцитов и быстрых молекулярных изменениях в популяциях хондроцитов в ответ на травму сустава и подчеркивает потенциальные механизмы, которые вызывают дегенерацию хряща”, – сказал вычислительный биолог LLNL Эми Себастьян, ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Cells.

ОА-это дегенеративное заболевание суставов, которое поражает более 300 миллионов человек во всем мире и часто приводит к снижению качества жизни и инвалидности. Хотя распространенность ОА растет, и, по оценкам Центра по контролю заболеваний, к 2040 году от ОА будут страдать 78 миллионов американцев (1 из 4), глубокое понимание совместной микроархитектуры и молекулярных механизмов, которые способствуют инициации и прогрессированию ОА, остается на ранних стадиях.

“Отсутствие достаточного прогресса в этой области серьезно затруднило разработку эффективных терапевтических подходов для ранней диагностики, профилактики и лечения ОА”, – сказала биолог LLNL Габи Лутс, соавтор статьи.

Команда также сравнила субпопуляции хондроцитов мыши с хондроцитами человека и оценила степень молекулярного сходства между мышами и людьми.

“Уточнение молекулярных и функциональных профилей различных подтипов хондроцитов и понимание взаимодействия между этими подтипами хондроцитов и другими типами клеток в суставе значительно расширит понимание биологии суставов и патологии ОА”, – сказал Лутс.