Kentusiems didžiulius skausmus sužibo viltis: mokslininkai randa būdų atkurti sąnario kremzlę

Skirtingai nei daugelis kitų organizmo audinių, kremzlė turi labai menką kraujotaką, o tai riboja jos gebėjimą atsistatyti po pažeidimo. Šis biologinis apribojimas padeda paaiškinti, kodėl osteoartritas – liga, kurią sukelia laipsniškas kremzlės irimas – paveikia vieną iš penkių suaugusiųjų Jungtinėse Amerikos Valstijose ir išlieka viena pagrindinių negalios priežasčių visame pasaulyje.

Kadangi nėra patvirtinto vaisto, galinčio sulėtinti ar sustabdyti ligos progresavimą, gydymas paprastai sutelkiamas į skausmo valdymą ir judrumo išsaugojimą taikant kineziterapiją. Kai pažeidimai tampa sunkūs, dažniausiai lieka vienintelė išeitis – sąnario keitimo operacija. Iki šiol vyravo nuostata, kad kremzlės nykimas yra neišvengiamas, tai buvo laikoma mechanine ilgėjančios gyvenimo trukmės pasekme, rašoma „National Geographic“.

Tačiau dabar mokslininkai pradeda abejoti šia prielaida. Užuot tik slopinę pažeidimus ar keitę sąnarius, jie tiria, ar įmanoma paskatinti kremzlę atsistatyti pačią. Vienas iš naujų mokslo požiūrių yra sutelktas į kremzlės atkūrimą nuo pat pagrindų.

„Judėjimas yra tarsi piršto atspaudas. Tai gyvybės ženklas. Jei negalime judėti be skausmo, sunku jaustis visaverčiais.“, – sako Samuelis Stuppas, chemikas ir medžiagų mokslininkas iš Northwestern universiteto. S. Stuppo tyrimai grindžiami idėja, kad atkūrus kremzlės struktūrą galima paskatinti jos atsinaujinimą.

Mokslininko komanda sukūrė injekuojamą medžiagą, kuri skirta ne tik pakeisti tai, kas prarasta, bet ir sudaryti sąlygas naujai kremzlei augti. Šis karkasas, pagamintas iš trumpų baltymų fragmentų ir modifikuotos hialurono rūgšties formos, suleidžiamas tiesiai į pažeistas sąnario vietas.

Patekęs į audinį, jis savaime išsidalina į smulkius pluoštus, kurie susipina į minkštą, bet tvirtą tinklą. Ši struktūra labai panaši į sveiką kremzlę ir, ne mažiau svarbu, siunčia signalus aplinkinėms ląstelėms, nukreipdama jas kurti naują audinį, o ne formuoti randinį, mažiau funkcionalų pakaitalą.

Norėdami įvertinti, kaip ši medžiaga veikia realiomis apkrovos sąlygomis, tyrėjai ją išbandė su avimis, kurių kelio sąnariai savo dydžiu ir patiriamomis jėgomis yra panašūs į žmogaus. Per šešis mėnesius sąnariuose, gydytuose šiuo karkasu, pradėjo formuotis nauja kremzlė, turtinga II tipo kolagenu ir proteoglikanais – molekulėmis, suteikiančiomis sveikai kremzlei tvirtumo bei lankstumo. Atkurtas audinys savo išvaizda ir savybėmis buvo artimesnis natūraliai kremzlei nei silpnesnė skaidulinė kremzlė, kuri dažnai susiformuoja po įprastinių gydymo metodų, tokių kaip mikrofraktūrų operacija, o tai leidžia manyti, kad toks atstatymas galėtų būti ilgalaikis.

Kremzlės struktūros atkūrimas yra tik viena dėlionės dalis. Pats senėjimas gali sumažinti sąnarių gebėjimą atsistatyti. Stanfordo universitete mokslininkai vis daugiau dėmesio skiria senėjimo biologijai ir molekuliniams pokyčiams, dėl kurių kremzlė tampa mažiau pajėgi atsinaujinti.

Helen Blau, Stanfordo mikrobiologijos ir imunologijos profesorė, atrado ir toliau tiria baltymą, vadinamą 15-PGDH, kurio kiekis su amžiumi nuosekliai didėja. Šis fermentas skaido svarbią molekulę, būtiną audinių atstatymui, taip lėtindamas regeneraciją ir silpnindamas audinių funkciją. Tokie baltymai vadinami „gerozimais“ – molekuliniais reguliatoriais, formuojančiais senėjimo biologiją.

H. Blau ir jos kolegė Nidhi Bhutani, ortopedinės chirurgijos docentė, nustatė, kad vyresnėse pelėse 15-PGDH blokavimas panaikino kremzlės nykimą, kuris paprastai lydi kelio sąnario senėjimą. Gyvūnams, turintiems sužalojimų, panašių į priekinio kryžminio raiščio plyšimą, šis gydymas užkirto kelią osteoartrito vystymuisi. Gydytos pelės judėjo natūraliau ir labiau apkraudavo pažeistas galūnes – tai rodė geresnę sąnarių funkciją.

Žmogaus audinių tyrimai patvirtino šiuos rezultatus. Iš kelio sąnario keitimo operacijų paimti kremzlės mėginiai laboratorijoje, veikiami inhibitoriaus, pradėjo gaminti naują, funkcionalią hialininę kremzlę – lygų ir elastingą audinį, leidžiantį sąnariams sklandžiai judėti.

„Žmonės, kenčiantys sąnarių skausmą, desperatiškai ieško palengvėjimo, tačiau jų pasirinkimo galimybės labai ribotos“, – sako H. Blau. N. Bhutani priduria: „Šis naujas inhibitorius gali spręsti pačią skausmo priežastį, atkurdamas pažeistą kremzlę.“

Senėjimas gali pamažu ardyti kremzlę, tačiau uždegimas ją gali sunaikinti greitai. Mayo klinikoje ortopedinės chirurgijos ir molekulinės medicinos profesorius Christopheris Evansas daugiau dėmesio skiria ne kremzlės ataugimui, o uždegiminiams signalams, kurie skatina pačią ligą.

„Jei galime sustabdyti uždegimo ciklą, galime išsaugoti sąnarį dar prieš jam sunykstant“, – teigia C. Evansas.

Profesorius dešimtmečius tyrinėjo interleukiną-1 – baltymą, padedantį organizmui reaguoti į sužalojimus. Sveikuose audiniuose jo vaidmuo yra trumpalaikis. Tačiau sergant osteoartritu, jis išlieka aktyvus ilgiau, skatindamas uždegimą ir spartindamas kremzlės irimą. Bandymai jį blokuoti suleidžiamais vaistais buvo sudėtingi, nes į sąnarį patekę baltymai greitai pašalinami per kraujagysles ir limfinę sistemą.

Genų terapija pasiūlė būdą apeiti šią problemą. C. Evansas ir jo kolegos tiesiogiai į kelio sąnarį perdavė genetines instrukcijas, kurios paskatino sąnario ląsteles pačias gaminti natūralų priešuždegiminį baltymą. Po vienos injekcijos sąnarys tapo savotišku gydymo šaltiniu, palaikančiu vietinę apsauginės molekulės koncentraciją, užuot ją praradęs per kelias valandas.

Ankstyvajame saugumo tyrime nustatyta, kad šio baltymo kiekis sąnario skystyje išliko padidėjęs mažiausiai metus, o su terapija susijusių rimtų šalutinių poveikių nepastebėta. Dalyviai pranešė apie sumažėjusį skausmą ir pagerėjusią funkciją, nors tyrimas buvo nedidelės apimties ir nebuvo skirtas ilgalaikiams rezultatams įvertinti. Šiuo metu vykdomi didesni tyrimai. Tikslas nėra tiesiogiai atkurti kremzlę, o nutraukti uždegimo ciklą, kuris spartina jos nykimą, ir išsaugoti sąnarį dar prieš jam sunykstant.

Nė viena iš šių strategijų kol kas dar neįrodė ilgalaikio veiksmingumo didelės apimties tyrimuose su žmonėmis. Tačiau kartu jos atspindi pokytį mokslininkų požiūryje į osteoartritą. Ilgą laiką laikyta neišvengiama nusidėvėjimo pasekme, ši liga vis dažniau suprantama kaip gyvos biologijos procesas, kurį formuoja molekulės, ląstelės ir audinių struktūra – ir kuris, tikėtina, gali būti paveiktas taikant tinkamas intervencijas.

Parengta pagal „Doctors have long said cartilage can’t regenerate. They’re now rethinking that“, National Geographic.