Пептид коллагена 2-го типа способен ускорять дифференцировку эмбриональных хондроцитов: взаимосвязь с резорбцией матрикса суставного хряща при остеоартрозе

Цель. Исследовать влияние пептида коллагена 2-го типа (СР) на расщепление коллагена 2-го типа и дифференцировку эмбриональных хондроцитов разных морфотипов, выделенных из ростковой пластинки быка.
Материал и методы. Бычьи хондроциты ростковой пластинки разделяли в градиенте перкола на морфотипы в соответствии с разными стадиями дифференцировки и далее культивировали в присутствии или без 10 мкМ СР. Эксплантаты хрящей больных остеоартрозом (ОА) также культивировали в присутствии 10 мкМ СР. Активность расщепления коллагена 2-го типа оценивали посредством ELISA. Экспрессию генов анализировали посредством полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР).
Результаты. Клетки, обладающие наибольшей плавучей плотностью в градиенте перкола (субпопуляция Е), представлены хондроцитами ранней пролиферативной зоны ростковой пластинки. В присутствии СР в них повышалась экспрессия генов трансформирующего фактора роста (TGF) β2, пептида, родственного паратироидному гормону (PTHrP), ростового фактора фибробластов (FGF) 2 и циклина В2, которые экспрессируются в пролиферативной зоне ростковой пластинки, а также металлопротеиназы матрикса (ММР) 13 и активность расщепления коллагена. Крупные клетки с наиболее низкой плавучей плотностью в градиенте перкола (субпопуляция В) представлены гипертрофными хондроцитами. Культивирование этих клеток в присутствии СР увеличивало экспрессию генов, ассоциированных с терминальной дифференцировкой хондроцитов: коллагена 10-го типа (COL10A1), индийского ежика (Ihh), сердцевинного связывающего фактора (CBFA) 1 и TGF β1, а экспрессия ММР 13 подавлялась. При этом активность расщепления коллагена в культуре хондроцитов субпопуляции В в присутствии СР не изменялась. Хотя пептид коллагена 2-го типа способен индуцировать расщепление коллагена в эксплантатах здорового суставного хряща, которое сопровождалось повышением экспрессии генов, ассоциированных с гипертрофной зоной эмбриональной ростковой пластинки, он не влиял на скорость расщепления коллагена в хряще больных ОА.
Выводы. Влияние СР на экспрессию генов и активность расщепления коллагена зависит от морфотипа эмбриональных хондроцитов. Отсутствие влияния СР на активность расщепления коллагена как в эмбриональных гипертрофных хондроцитах, так и в эксплантатах хряща больных ОА подтверждает гипотезу о том, что гипертрофный морфотип является доминирующим морфотипом суставных хондроцитов при ОА. Более того, продукты разрушения коллагена могут участвовать в резорбции матрикса при ОА и в поддержании хронического характера патологии.

ростковая пластинка, экспрессия генов, дифференцировка хондроцитов, пептид коллагена 2-го типа, коллагеназа

1. <div><p>Poole A.R. Cartilage in health and disease. In: Arthritis and Allied Conditions: A Textbook of Rheumatology, ed 15. Ed. by Koopman W. Philadelphia: Lippincott, Williams, and Wilkins, 2005; 223-69.</p><p>Tchetina E.V., 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, remodelling and cell differentiation. J Bone Miner 2003; 18: 844-51.</p><p>Alini M., Carey D., Hirata S. et al. Cellular and matrix changes before and at the time of calcification in the growth plate studied in vitro: arrest of type X collagen synthesis and net loss of collagen when calcification is initiated. J Bone Miner Res 1994; 9: 1077-87.</p><p>Alini M., Kofsky Y., Wu W. et al. In serum-free culture thyroid hormones can induce full expression of chondrocyte hypertrophy leading to matrix calcification. J Bone Miner Res 1996; 11: 105-13.</p><p>Carey D.E., Alini M., Matsui Y. et al. Density gradient separation of growth plate chondrocytes. In vitro Cell Dev Biol 1993; 29A: 117-9.</p><p>Weisser J., Riemer S., Schmidl M. et al. Four distinct chondrocyte populations in the fetal bovine growth plate: highest expression levels of PTH/PTHrP receptor, Indian hedgehog, and MMP-13 in hypertrophic chondrocytes and their suppression by PTH (1-34) and PTHrP (1-40). Exp Cell Res 2002; 279: 1-13.</p><p>O'Keefe R.J., Rosier R.N., Puzas J.E. Differential expression of biological effects in maturationally distinct subpopulations of growth plate chondrocytes. Connect Tissue Res 1990; 24: 53-66.</p><p>Homandberg G.A., Davis G., Maniglia C. et al. Cartilage chondrolysis by fibronectin fragments causes cleavage of aggrecan at the same site as found in osteoarthritic cartilage. Osteoarthr Cartilage 1997; 5: 450-3.</p><p>Yasuda T., Poole A.R. A fibronectin fragment induces type II collagen degradation by collagenase through an interleukin-1-mediated pathway. Arthr Rheum 2002; 46: 138-48.</p><p>Четина Е.В., Пул А.Р. Способность фрагмента коллагена 2 типа индуцировать расщепление коллагена и гипертрофию суставных хондроцитов. Bестн. РАМН 2008; 9: 40-5.</p><p>Yasuda T., Tchetina E.V., 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>Tchetina E.V., Kobayashi M., Yasuda T. et al. Chondrocyte hypertrophy can be induced by a cryptic sequence of type II collagen and is accompanied by the induction of MMP-13 and collagenase activity: implications for development and arthritis. Matrix Biol 2007; 26: 247-58.</p><p>Tchetina E.V., Antoniou J., Tanzer M. et al. Transforming growth factor-β2 suppresses collagen cleavage in cultured human osteoarthritic cartilage, reduces expression of genes associated with chondrocyte hypertrophy and degradation, and increases prostaglandin E2 production. Am J Pathol 2006; 168: 131-40.</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>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>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>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>Zerega B., Cermelli S., Bianco P. et al. Parathyroid hormone [PTH(1-34)] and parathyroid hormone-related protein [PTHrP(1-34)] promote reversion of hypertrophic chondrocytes to a prehypertrophic proliferating phenotype and prevent terminal differentiation of osteoblast-like cells. J Bone Miner Res 1999; 14: 1281-9.</p><p>Wealthall R.J. In vitro regulation of proliferation and differentiation within a postnatal growth plate of the cranial base by parathyroid hormone-related peptide (PTHrP). J Cell Physiol 2009; 219: 688-97.</p><p>Zuscik M.J., D'Souza M., Ionescu A.M. et al. Growth plate chondrocyte maturation is regulated by basal intracellular calcium. Exp Cell Res 2002; 276: 310-9.</p><p>Mau E., Whetstone H., Yu C. et al. PTHrP regulates growth plate chondrocyte differentiation and proliferation in a Gli3 dependent manner utilizing hedgehog ligand dependent and independent mechanisms. Dev Biol 2007; 305: 28-39.</p><p>Kawaguchi H. Endochondral ossification signals in cartilage degradation during osteoarthritis progression in experimental mouse models. Mol Cells 2008; 25: 1-6.</p><p>Burdan F., Szumilo J., Korobowicz A. et al. Morphology and physiology of the epiphyseal growth plate. Folia Histochem Cytobiol 2009; 47: 5-16.</p><p>Komori T. A Fundamental transcription factor for bone and cartilage. Biochem Biophys Res Communs 2000; 276: 813-6.</p><p>Takeda S., Bonnamy J.-P., Owen M.J. et al. Continuous expression of Cbfa2 in non- hypertrophic chondrocytes uncovers its ability to induce hypertrophic chondrocyte differentiation and partially rescues Cbfa1-deficient mice. Genes Dev 2001; 15: 467-81.</p></div><br />