АКТИВАЦИЯ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗ МАТРИКСА И ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ХОНДРОЦИТОВ, СОПРОВОЖДАЮЩАЯ ИНДУКЦИЮ РАСЩЕПЛЕНИЯ КОЛЛАГЕНА ПОД ДЕЙСТВИЕМ КОЛЛАГЕНОВОГО ПЕПТИДА В ХРЯЩЕ ЗДОРОВЫХ ЛЮДЕЙ

Цель. Изучить влияние пептида коллагена 2-го типа (СВ12-2), способного индуцировать расщепление коллагена в эксплантатах хряща коленного сустава, активирующее матриксную металлопротеиназу (ММП) и дифференцировку суставных хондроцитов.
Материал и методы. Эксплантаты хрящей человека культивировали в присутствии СВ12-2 (аминокислотные остатки 195-218) в концентрации 10 мкМ. Расщепление коллагена 2-го типа оценивали, используя иммуноферментный анализ. Для иммуногистохимического анализа коллагена 10-го типа (C0L10A1) использовали криосрезы хряща. Апоптозную активность измеряли методом концевого мечения в области разрыва по dUTP терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазой (TUNEL).
Экспрессию генов определяли посредством полуколичественной полимеразной цепной реакции, совмещенной с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР).
Результаты. При высоких, но встречающихся в природе концентрациях (10 мкМ) СВ12-2 индуцировал расщепление коллагена 2-го типа коллагеназой в эксплантатах хряща здорового человека. Пептид индуцировал увеличение экспрессии ММП 13, 1, 9, МТ1-ММП, а также генов, ассоциированных с дифференцировкой эмбриональных хондроцитов в ростковой пластинке, - трансформирующего фактора роста (TGF) β1/2, 9-го бокса, определяющего половую область Y (Sox9), индийского ежика (Ihh), пептида, родственного паратироидному гормону (PTHrP), фактора роста фибробластов (FGF) 2; маркера пролиферации циклина В2 и цитокинов фактора некроза опухоли (ФНО) α и интерлейкина (ИЛ) 1β. При этом повышение экспрессии маркера гипертрофии хондроцитов - C0L10A1 - сопровождалось усилением окрашивания на коллаген 10-го типа на криосрезах хряща, а при повышении экспрессии маркера апоптоза - каспазы 3 - увеличивалось количество TUNEL-положительных клеток в поверхностной зоне хряща.
Заключение. В настоящем исследовании показано, что индукция коллагеназной активности в присутствии СВ12-2 в хондроцитах суставного хряща человека сопровождается терминальной дифференцировкой/гипертрофией этих клеток. Терминальная дифференцировка хондроцитов может быть одним из механизмов разрушения хряща при остеоартрозе, поскольку происходит естественным путем не только при эндохондральной оссификации, но и при развитии патологии.

суставной хрящ, экспрессия генов, гипертрофия хондроцитов, коллагеназа, коллаген 2-го типа, пептид

1. <div><p>Billinghurst R.C., Dahlberg L., Ionescu M. et al. Enhanced cleavage of type II collagen by collagenases in osteoarthritic cartilage. J Clin Invest 1997; 99: 1534-45.</p><p>Hollander A.P., Pidoux I., Reiner A. et al. Damage to type II collagen in aging and osteoarthritis starts at the articular surface, originates around chondrocytes and extends into the cartilage with progressive degeneration. J Clin Invest 1995; 96: 2859-69.</p><p>Yasuda T., Tchetina E., Ohsawa K. et al. Peptides of type II collagen can induce the cleavage of type II collagen and aggrecan in articular cartilage. Matrix Biol 2006; 25: 419-29.</p><p>Von der Mark K., Kirsh T., Nerlich A. et al. Type X collagen synthesis in human osteoarthritic cartilage. Arthr Rheum 1992; 35: 806-11.</p><p>Poole A.R. Cartilage in health and disease. In: Koopman W.J., Moreland L.W. (eds). Arthritis and Allied Conditions. A Textbook of Rheumatology, 15 th ed. Philadelphia: Lippincott, Williams &amp; Wilkins, 2005; 223-69.</p><p>Tchetina E.V., Squires G., Poole A.R. Increased type II collagen degradation and very early focal cartilage degeneration is associated with the upregulation of chondrocyte differentiation related genes in early human articular cartilage lesions. J Rheumatol 2005; 32: 876-86.</p><p>Tchetina E.V., Antoniou J., Tanzer M. et al. Growth factors capable of suppressing chondrocyte hypertrophy arrest collagen cleavage in human osteoarthritic cartilage. Am J Pathol 2006; 168: 131-40.</p><p>Szuts V., Mollers U., Bittner K. et al. Terminal differentiation of chondrocytes is arrested at distinct stages identified by their expression repertoire of marker genes. Matrix Biol 1998; 17: 435-48.</p><p>Morales T.I., Wahl L.M., Hascall V.C. The effect of bacterial lipopolysaccharides on the biosynthesis and release of proteoglycans from calf articular cartilage cultures. J Biol Chem 1984; 259: 6720-9.</p><p>Van der Kraan P.M., Vitters E.L., Meijers T.H. et al. Collagen type I antisense and collagen type IIA messenger RNA is expressed in adult murine articular cartilage. Osteoarthr Cartilage 1998; 6: 417-26.</p><p>Gallyas F., Merchenthaler I. Copper-H2O2 oxidation strikingly improves silver intensification of the nickel-diaminobenzidine (Ni-DAB) end-product of the peroxidase reaction. J Histochem Cytochem 1988; 36: 807-10.</p><p>Aurich M., Squires G.R., Reiner A. et al. Differential matrix degradation and turnover in early cartilage lesions of human knee and ankle joints. Arthr Rheum 2005; 52: 112-9.</p><p>Wu W., Billinghurst R.C., Pidoux I. et al. Sites of collagenase cleavage and denaturation of type II collagen in aging and osteoarthritic articular cartilage and their relationship to the distribution of matrix metalloproteinase 1 and matrix metalloproteinase 13. Arthr Rheum 2002; 46: 2087-94.</p><p>Dahlberg L., Billinghurst R.C., Manner P. et al. Selective enhancement of collagenase-mediated cleavage of resident type II collagen in cultured osteoarthritic cartilage and arrest with a synthetic inhibitor that spares collagenase 1 (matrix metalloproteinase 1). Arthr Rheum 2000; 43: 673-82.</p><p>Squires G.R., Pidoux I., Okouneff S. et al. The development of focal lesions in ageing human articular cartilage involves molecular changes in type II collagen and aggrecan characteristic of osteoarthritis. Arthr Rheum 2002; 48: 1261-70.</p><p>Sandel L.J., Aigner T. Articular cartilage and changes in arthritis. An introduction: Cell biology of osteoarthritis. Arthr Res 2001; 3: 107-13.</p><p>Hollander A.P., Heathfield T.F., Webber C. et al. Increased damage to type II collagen in osteoarthritic articular cartilage detected by a new immunoassay. J Clin Invest 1994; 93: 1722-32.</p><p>Mwale F., Tchetina E., Wu C.W. et al. The assembly and remodeling of the extracellular matrix in the growth plate in relationship to mineral deposition and cellular hypertrophy: an in situ study of collagens II and IX and proteoglycan. J Bone Miner Res 2002; 17: 275-83.</p><p>Wu W., Tchetina E., Mwale F. et al. Proteolysis involving MMP-13 (collagenase-3) and the expression of the chondrocyte hypertrophic phenotype. J Bone Miner Res 2002; 7: 639-51.</p><p>Bush P.G., Hall A.C. The volume and morphology of chondrocytes within non- degenerate and degenerate human articular cartilage. Osteoarthr Cartilage 2003; 11: 242-51.</p><p>Pfander D., Swoboda B., Kirsch T. Expression of early and late differentiation markers (proliferating cell nuclear antigen, syndecan-3, annexin VI, and alkaline phosphatase) by human osteoarthritic chondrocytes. Am J Pathol 2001; 159: 1777-83.</p><p>Kirsch T., Swoboda B., Nah H. Activation of annexin II and V expression, terminal differentiation, mineralization and apoptosis in human osteoarthritic cartilage. Osteoarthr Cartilage 2000; 8: 294-302.</p><p>Tchetina E., Mwale F., Poole A.R. Distinct phases of coordinated early and late gene expression in growth plate chondrocytes in relationship to cell proliferation, matrix assembly, remodeling, and cell differentiation. J Bone Miner Res 2003; 18: 844-51.</p><p>Aigner T., McKenna L. Molecular pathology and pathobiology of osteoarthritic cartilage. Cell Mol Life Sci 2002; 59: 5-18.</p><p>Kobayashi M., Squires G.R., Mousa A. et al. Role of interleukin-1 and tumor necrosis factor alpha in matrix degradation of human osteoarthritic cartilage. Arthr Rheum 2005; 52: 128-35.</p><p>Boos N., Nerlich A.G., Wiest I. et al. Immunohistochemical analysis of type-X- collagen expression in osteoarthritis of the hip joint. J Orthop Res 1999; 17: 495-502.</p></div><br />