Апоптоз хондроцитов что это
Апоптоз
«Апоптоз» в переводе с греческого означает «опадение листьев» — в современное клеточной теории это понятие означает вид «клеточной смерти», генетически строго контролируемый процесс, зависящий как от внутренних, так и от внешних факторов.
В последнее десятилетие были открыты многие белки и молекулы, лежащие в основе механизма апоптоза, выяснена природа клеточных процессов и сигнальных каскадов, регулирующих процесс апоптоза. Ранее биологи предпочитали говорить о «программированной клеточной смерти» (синоним апоптоза), поскольку этот термин подчеркивал значимость клеточной программы в форме генов и белков, активированных во время фазы регулирования и исполнения данного вида «смерти (гибели) клеток».
Апоптоз — активный процесс, и часто ведет к активации каспазы. В отличие от некроза, при котором «смерть клетки» наступает после механического или патологического повреждения мембран и клеточных органелл и процесс которого сопровождается воспалительной реакцией с последующим выделением, участвующих в реакциях цитокинов, при апоптозе последние выделяются лишь в незначительном количестве.
С морфологической точки зрения параметры апоптоза включают в себя конденсацию хроматина и разложение ДНК на 180bp интернуклеосомальные фрагменты из-за эндонуклеазы, активированной каспазами. Во время апоптоза в клетке присутствуют фрагменты ДНК с большой молекулярной массой (50-300 kbp), отражающие активацию факторов, разрушающих ДНК, например, фактора, индуцирующего апоптоз.
С точки зрения психиатрии и неврологии представляет интерес тот факт, что некоторые субпопуляции нейронов могут иметь признаки апоптоза после различных повреждений (некроз после инсульта). Одновременное сочетание признаков некроза и апоптоза (разрушенные мембраны, фрагментированные ДНК) могут быть обнаружены в одном и том же нейроне. Более того, одни и те же химические вещества, например, каиновая кислота, стимулирующая глутаматные рецепторы нейронов и вызывающая эксайтотоксичность, могут привести как к апоптозу, так и к некрозу клетки. Вариант исхода в данном случае зависит от времени воздействия, концентрации активно действующего вещества, возраста организма и самого нейрона. Вообще нейронам свойственно подвергаться апоптозу, когда в наличие имеется достаточное количество энергии. Однако этот процесс может быть прекращен вследствие воздействия различных факторов, таких, как АТФ и функционирование митохондрий.
Уровень свободных радикалов (активных форм кислорода — АФК) играет большую роль в регуляции апоптоза с помощью вовлечения клеточных органелл, включая митохондрии. Образование АФК и оксидантный стресс участвуют в развитии нейродегенеративных заболеваний (болезнь Альцгеймера). При травме головного мозга описана парадоксальная реакция ингибирования выработки АФК одновременно с увеличением числа клеток, подвергнувшихся апоптозу.
Апоптоз происходит в нормальных пределах среди различных популяций развивающихся нейронов, однако, морфология гибнущих клеток отличается от морфологии классического апоптоза, при этом замедляется и кинетика «смерти клеток». Возможно, что нейроны могут подвергаться и апоптозу и аутофагической дегенерации во время одного и того же патологического процесса. Одновременная активация протеаз и сигнальных путей, согласованно действующих в клетке, является общим мотивом при многих заболеваниях головного мозга, сопровождающихся дисфункцией и гибелью нейронов. Некоторые авторы предлагают заменить термин «апоптоз» понятием «активная клеточная смерть» (активация клеточных процессов), а «некроз» — «пассивная клеточная смерть».
Научная электронная библиотека
5.2.1. Паратгормон-родственный протеин и хондрогенез
Хрящ представляет собой соединительную ткань которая служит нескольким пренатальным и послеродовым функциям. Хрящ обеспечивает структурную поддержку раннего эмбриона, формирует шаблон для развития эндохондральных костей, обеспечивает быстрый постнатальный рост скелета. Жизненный цикл хондроцитов состоит из стадий пролиферации, дифференцировки, созревания и апоптоза. Скорость каждого из этих процессов зависит от временных и пространственных сигналов внутри организма. Идентификация и характеристика этих сигналов составляет молекулярную основу структуры и функции хряща. Терминальная дифференциация хондроцитов приводит к формированию разных типов хряща: гиалиновый, эластичный и волокнистый. Дифференциация хондроцитов определяется спектром морфогенетических сигналов интегрированных в программу развития. Было показано, что ряд молекул участвует в образовании хряща. К ним относятся классы внеклеточных лигандов и их родственные рецепторы и цитоплазматические преобразователи (Hill D.J., Logan A., 1992), ядерные рецепторы (Underhill T.M., 2001), транскрипционные факторы или ДНК-связывающие белки (Mundlos S., Olsen B.R., 1997a), матричные белки (Mundlos S., Olsen B.R. 1997b), матричные модификаторы, включая матриксные металлопротеиназы (Wu W., et al., 2001), молекулы адгезии (De Lise A.M., et al., 2000) и цитоскелет (Daniels K., Solursh M., 1991). Кроме того, рост и развитие скелета особенно чувствительны к влиянию биомеханических сил (Hasler E.M., et al., 1999). Механическая нагрузка регулирует форму, регенерацию и старение скелета. Механические сигналы трансдуцируются через внеклеточные матрицы, модифицируют клеточно-матричные и клеточные клеточные взаимодействия и влияют на реакции транскрипции. Таким образом, взаимодействие между генетическими и биомеханическими детерминантами контролирует целостность хряща, продуцируемого как in vivo, так и in vitro (Reddi A.H., 2000).
Хондрогенез представляет собой сложный и жестко регулируемый процесс, основные молекулярные механизмы которого еще не полностью поняты. Хондропрогениторные клетки разного эмбрионального происхождения (Quintana L. et al., 2008) начинают регулировать экспрессию трансформирующего фактора роста бета (TGF-β), фибронектина, N-CAM и N-кадгерина, который инициирует клеточную конденсацию и дифференцировку хряща (Hall B.K., Miyake T., 2000). Координация ряда сигнальных молекул является критическим для процесса хондрогенеза. Семейства TGF-β, BMP, Ihh и ПТГрП в настоящее время наиболее изучены. Семейство TGF-β является наиболее известным компонентом суперсемейства секретируемых белков, который содержит ингредиенты ингинов, активинов, ингибиторного вещества Mullerian, BMP, факторы дифференциации роста и глиальные нейротрофические факторы (Kingsley D.M., 1994). В основном существуют три подтипа (TGF-β1, TGF-β2 и TGF-β3) у людей и они участвуют в регуляции нескольких клеточных процессов таких как пролиферация, дифференцировка и апоптоз. BMP являются важными членами среди надсемейств секретируемых белков, известных как регуляторы на самых ранних стадиях хондрогенеза (мезенхимная конденсация, определение хондропрогениторов и дифференциация клеток). Кроме того, BMP играют роль на поздних стадиях созревания хондроцитов и их окончательной дифференцировки в гипертрофический фенотип (Keller B., et al., 2011). Во время раннего хондрогенеза клетки-предшественники конденсируются и дифференцируются в покоящиеся хондроциты, производя агрегацию протеогликанов и коллагена II, IX и XI типов. Этот фенотип стабильно сохраняется в гиалиновом хряще суставов, тогда как дальнейшая дифференциация происходит при эндохондральной оссификации в развитии и росте костей. ПТГрП является критическим аутокринным регулятором эндохондральной оссификации в пластине роста, что подтверждается серьезным нарушением структуры и функции ростовой пластины у ПТГрП-дефицитных трансгенных мышей (Kronenberg H.M., 2006). ПТГрП замедляет скорость созревания хондроцитов и поддерживает их в пролиферирующем состоянии. Роль ПТГрП в модулировании пролиферации хондроцитов пластины роста была доказана исследованиями in vitro в 1993 году. (Loveys L.S., et al., 1993).
Хотя ПТГрП был идентифицирован как ключевой регулятор дифференциации хондроцитов в пластине роста, факторы, непосредственно регулирующие экспрессию ПТГрП, не полностью установлены. Клетки из эпифиза считаются физиологическим источником ПТГрП, однако относительная экспрессия ПТГрП в эпифизарных хондроцитах и хондроцитах в хрящевой ростовой пластине не определена. Pateder D.B., et al. (2000) установили, что экспрессия мРНК ПТГрП была в 10 раз выше в эпифизарных хондроцитах по сравнению с клетками из пластины роста. Экспрессия была самой высокой в наименее зрелых клетках и постепенно снижалась с началом созревания. Регуляция экспрессии ПТГрП была дополнительно исследована в эпифизарных хондроцитах. Как стимуляция TGF-бета1, так и цис-ретиноевая кислота заметно повышали уровни мРНК ПТГрП, тогда как стимуляция BMP-2 и ПТГрП уменьшала экспрессию этого транскрипта. Эффекты TGF-β1 и TGF-β3 (8-9-кратная стимуляция) были несколько больше, чем эффекты TGF-β2 (стимуляция в 4,9 раза). Эффект TGF-бета был дозозависимым. Чтобы проанализировать паракринный эффект эпифизарных хондроцитов и хондроцитов из ростовой пластины друг на друга, эти клетки были помещены в кокультуру, а мРНК из каждой популяции собирали отдельно через 24 часа. После культивирования уровни мРНК ПТГрП повышались в эпифизарных клетках, в то время как в хондроцитах растовых пластин уменьшалась экспрессия коллагена X типа и транскриптов гена Ihh (Indian Hedgehog). Результаты демонстрируют потенциально важные паракринные взаимодействия между этими клеточными популяциями, возможно, опосредованными TGF-бета и ПТГрП.
ПТГрП экспрессируется в круглых пролиферативных хондроцитах эмбриональной зоны роста (хондроэпифиз) мыши уже в эмбриональном дне 12,5 (E 12,5) (Kronenberg H.M., 2003; Vortkamp A., et al., 1996). ПТГрП продуцируется в различных хрящевых структурах, таких как надхрящница, которая окружает реберный хрящ и гиалиновый хрящ суставных поверхностей, где ПТГрП предотвращает гипертрофическую дифференцировку хондроцитов и вторжение костной ткани в эти структуры, а также способствует моделированию связок и сухожилий во время их роста (Macica C., et al., 2011; 24 Chen X., et al., 2007). Во время развития ПТГрП секретируется периартикулярными хондроцитами эпифизарной пластинки роста (Kobayashi T., et al., 2005; Kronenberg H.M., 2006). Установлено, что ПТГрП может изменять рост и дифференцировку клеток хрящевой эпифизарной пластины (Amizuka N., et al., 2010). ПТГрП секретируется хрящевой тканью суставов в ответ на нагрузки и участвует в регуляции состояния суставного хряща (Macica C., et al., 2011). После закрытия растительных пластин взрослые человеческие суставные хондроциты все еще продуцируют ПТГрП, что указывает на возможную роль этого фактора в постоянном суставном хряще. Однако регуляция экспрессии и функция ПТГрП в постоянном суставном хряще малоизучены. Функции ПТГрП в поддержании суставного хряща и моделирования связочного и сухожильного аппарата позволили предположить, что этот протеин может быть задействован в патофизиологических механизмах остеоартрита (Wysolmerski J.J., 2012).
Во время эндохондральной оссификации ПТГрП продуцируется в околосуставных областях хряща плода (также именуемого пластиной роста) и в перихондрии. Пластина роста кости состоит из колонн пролиферирующих и дифференциирующихся хондроцитов, которые постепенно увеличиваются до прегипертрофированных, а затем и гипертрофированных хондроцитов. Рецептор ПТГ/ПТГрП содержится в основном в прегипертрофических хондроцитах и значительно меньше в столбчатых пролиферирующих хондроцитах. Активация ПТГ/ПТГрП рецепторов расположенных на пролиферирующих и прегипертрофированных клетках обеспечивает поддержание их пролиферации и замедление скорости их дифференцировки в гипертрофированные клетки. Считается, что ПТГрП принадлежит ключевая роль в контроле темпов созревания хондроцитов в хрящевой ростовой пластине посредством предотвращения преждевременной дифференциации хондроцитов в прегипертрофированные и в гипертрофированные хондроциты (Lanske B., et al., 1999), а также путем увеличения скорости пролиферации хондроцитов и подавления их терминальной дифференцировки.
Основной регуляторной клеткой как в хондроэпифизе, так и в пластине роста является прегипертрофированный хондроцит и его основной продукт Ihh, который не только контролирует пролиферацию и раннюю дифференциацию круглых хондроцитов в плоскопролиферативные хондроциты и продуцирование ПТГрП, но и индукцию остеобластов в смежных структурах (Vortkamp A., et al., 1996; Niswander L., 2002; Long F., Kobasyashi T., 2005). ПТГрП служит в этой системе в качестве инструмента посредством которого Ihh регулирует поток дифференцированных хондроцитов через каскад их дифференцировки. Существенными особенностями этого регулирования развития являются то, что ПТГрП и Ihh, по-видимому, являются конститутивными секреторными мессенджерами, которые, вероятно, действуют через противоположные градиенты клеток с высоким содержанием лиганда и рецептора, находящихся на двух концах рассматриваемых структур роста. Поскольку развитие сжимает эти градиенты, регуляторные эффекты этих двух молекул становятся все более мощными. Примером могут служить индуцированная Ihh пролиферация прегипертрофированных хондроцитов в хондроэпифизах и в эмбриональном суставном хряще.
Апоптоз хондроцитов что это
Морфологические исследования суставного хряща коленного сустава были проведены у 52 пациентов. Контрольную группу составили 5 мужчин и 5 женщин в возрасте от 18 до 25 лет с травматическими повреждениями компонентов коленного сустава. Основную группу составили 42 человека. По стадии гонартроза пациенты были разделены на 2 подгруппы: 23 пациента с 1‒2 стадией и 19 пациентов с 2‒3 стадией гонартроза. Гистологический материал для исследования был получен при выполнении лечебно‒диагностических артроскопий и при проведении эндопротезирований коленного сустава. Для изучения структурной организации хондроцитов суставного хряща коленного сустава в условиях нормы и при артрозе различной стадии в световом микроскопе и просвечивающем режиме электронного микроскопа, образцы тканей фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида, затем 1% растворе ОsО4 на фосфатном буфере, дегидратировали в этиловом спирте возрастающей концентрации и заключали в эпон. Полутонкие срезы окрашивали толуидиновым синим, изучали под световым микроскопом и выбирали необходимые участки для исследования в электронном микроскопе. Ультратонкие срезы контрастировали насыщенным водным раствором уранилацетата, цитратом свинца и изучали в электронном микроскопе JЕМ 1010.
Структура суставного хряща пациентов с артрозом коленного сустава 1‒2 стадии характеризовалась неравномерным окрашиванием хрящевой ткани, с наличием зон различной плотности и деструкции межклеточного матрикса. Слабо окрашивалось околоклеточное пространство хондроцитов. Отмечали структурную гетерогенность хондроцитов. При морфометрическом анализе хрящевых клеток было выявлено снижение на 43% объемной плотности митохондрий. При этом концентрация крист митохондрий уменьшалась на 69%, численная плотность органелл достоверно не изменялась, по сравнению с контрольными значениями. Объемная плотность мембран гранулярного эндоплазматического ретикулума снижалась на 30%, а численные плотности прикрепленных и свободных полисомальных рибосом уменьшались на 42 и 33%, соответственно. Повышалась объемная плотность лизосом в 2,5 раза. В цитоплазме происходило накопление липидов и электронноплотных включений.
При исследовании структуры суставного хряща коленного сустава у пациентов с артрозом 1‒2 и 2‒3 стадии нами было выявлено неравномерное окрашивание межклеточного матрикса и дистрофические изменения хондроцитов. В их цитоплазме отмечали наличие вакуолей, слабо окрашивалось перицеллюлярное пространство, наблюдали деструкцию хондроцитов. По данным Pilin A. et al., изменение в окраске тканей может быть маркером определенного возраста и развивающихся дистрофических изменений. Начальные события повреждения хрящевой ткани связаны со снижением синтеза гликозаминогликанов матрикса хряща. В цитоплазме хондроцитов происходило накопление липидов и электронноплотных включений. Элекронноплотные включения, по-видимому, могли быть связаны с накоплением кальция. Известно, что митохондрии хондроцитов принимают участие в транспорте кальция и минерализации внеклеточного матрикса. При нарушении функции митохондрий, что наблюдается при дегенеративных изменениях хондроцитов, кальций остается в клетке и происходит ее минерализация.
По нашему мнению, наблюдаемые деструктивные изменения в суставном хряще, приводящие к патологии, обусловлены нарушением лимфатического дренажа в суставе.
Морфологические изменения в суставном хряще при гонартрозе связаны с изменением плотности межклеточного матрикса и, в зависимости от стадии процесса, дистрофией, некрозом и апоптозом хондроцитов.
Список литературы
Работа представлена на Электронную заочную научную конференцию «Диагностика и лечение наиболее распространенных заболеваний человека». Поступила в редакцию 05.05.2010.
Научная электронная библиотека
5.2.1.2. Участие паратгормон-родственного протеина в развитии и функционировании суставных хондроцитов
Большинство эндохондральных костей развивается процессом сегментации мезенхимальных конденсаций. Эти сегменты соответствуют будущим суставам и определяются регуляторными молекулами из интерзоны (Pacifici M., et al., 2005). Роль ПТГрП в регуляции суставных хондроцитов представлена в исследованиях Chen X., et al. (2008). Охарактеризованы экспрессия и локализация ПТГрП в суставном хряще крысы во время эмбрионального и послеродового периодов. У эмбриональных (18-дневных) и молодых (3-недельных) крыс суставные хондроциты обильно продуцировали ПТГрП по всей толщине хряща. Гибридизация in situ суставного хряща грызунов 20-недельного возраста показала, что экспрессия ПТГрП присутствует в хондроцитах, находящихся вблизи поверхности суставного хряща. Напротив, у 60-недельных крыс ПТГрП был выявлен в нескольких суставных хондроцитах поверхностных и средних слоев. Регуляция мРНК рецептора ПТГ/ПТГрП также изучалась в культивируемых суставных хондроцитах крыс. Эти результаты показывают, что изменения в продукции и локализации ПТГрП и его рецептора могут быть непосредственно вовлечены в рост клеток и дифференциацию суставного хряща. (Tsukazaki T., et al., 1995). Продемонстрировано, что ПТГ/ПТГрП-рецептор экспрессируется в прегипертрофированных хондроцитах, которые находятся непосредственно под экспрессирующими ПТГрП суставными хондроцитами. Таким образом, ПТГрП и его рецептор располагаются на совместных участках, совпадающих с суставной спецификацией и в соответствии с порядком, в котором клетки, экспрессирующие ПТГрП, лежат на суставной поверхности, а клетки, экспрессирующие рецептор ПТГрП, расположены ниже. Если бы ПТГрП замедлял дифференцировку в суставных хондроцитах, как это происходит в хондроцитах ростовой пластины, такое расположение ПТГрП и его рецептора исключало бы окончательное дифференцирование гипертрофических хондроцитов из суставного хряща и суставного пространства, предотвращая их минерализацию. Показано, что постнатальная экспрессия ПТГрП локализована по направлению к суставной поверхности (Tsukazaki T., et al., 1995; Chen X., et al., 2006).
Результаты исследований Chen X. et al. (2008) показали, что ПТГрП может регулировать поддержание суставных хондроцитов. В экспериментах с совместным культивированием хондроцитов из разных слоев суставного хряща (Jiang J. et al., 2008) было установлено, что в здоровом суставном хряще ПТГрП, выделяемый хондроцитами из поверхностных слоев, ингибирует гипертрофический потенциал хондроцитов, обитающих в глубоком слое, чтобы поддерживать гомеостаз суставного хряща. Принимая во внимание стратифицированную организацию суставного хряща, авторы этой работы предложили оригинальную гипотезу о том, что сигнальная взаимосвязь хондроцитов внутри хрящевых слоев играет регуляторную роль в организации хрящевой ткани. Было сделано предположение, что хондроциты из поверхностного слоя регулируют потенциал минерализации хондроцитов, глубокой зоны подобно хондроцитам пластин роста, а хондроциты на поверхности и хондроциты глубокой зоны суставного хряща также могут взаимодействовать через петлю отрицательной обратной связи ПТГрП-Ihh. Результаты исследования показали, что экспрессия гена ПТГрП была значительно выше в совместной культуре хондроцитов глубокой и поверхностной зон. Это указывает на то, что ПТГрП может быть ключевым модулятором наблюдаемых взаимодействий между этими двумя популяциями клеток. Результаты этого исследования показывают, что потенциал ПТГрП для регулирования гипертрофии хондроцитов может быть связан с регуляцией суставной хондроцитарной минерализации, а также демонстрируют роль зональных взаимодействий хондроцитов в механизмах постнатальной регуляции организации суставного хрящевого матрикса. Эти результаты также имеют существенные последствия для понимания патологии суставного хряща и для разработки стратегий функционального восстановления хряща.
Показано также, что ПТГрП экспрессируется постнатально суставными хондроцитами человека гипоксически-зависимым образом и положительно регулирует дифференцированный фенотип суставного хондроцита человека. Jiang J., et al., (2008); Zhang W., et al., (2012); Pelosi M. et al., (2013) исследовали влияние гипоксии на экспрессию ПТГрП и возможность ПТГрП–индуцированной регуляции фенотипа постоянного суставного хондроцита. Показано, что в суставных хондроцитах человека ПТГрП регулируется гипоксией HIF-1α (гипоксия-индуцируемый фактор-1α) и HIF-2α-зависимым образом, а также установлено, что индуцированный гипоксией ПТГрП является положительным регулятором ключевого фактора транскрипции хряща SOX9, что приводит к увеличению экспрессии коллаген типа II-α1.
Известно, что экспрессия ПТГрП является механически индуцируемой в ряде органов имеющих гладкомышечную ткань, (Thiede M.A., et al., 1990), и его присутствие в контактных областях суставных поверхностей послужило основанием для предположения, что механические воздействия на хондроциты могут быть факторами, регулируюшими продукцию и эффекты этого протеина. Хондроциты воспринимают и реагируют на механическую стимуляцию; однако механизмы, с помощью которых эти сигналы оказывают свое влияние, до конца не выяснены. Первичная ресничка была идентифицирована как механосенсор в нескольких типах клеток, включая почечные эпителиальные клетки и эндотелий, а накопленные данные связывают его с механо-трансдукцией в хондроцитах. В пластине роста первичная ресничка участвует в нескольких регуляторных путях, таких как неканонический Wnt и Ihh. Продемонстрировано (Rais Y., et al., 2015), что механическая нагрузка усиливает цилиогенез в пластине роста, сопровождающийся изменениями в экспрессии и локализации ключевых факторов сигнального пути Ihh-ПТГрП, что приводит к уменьшению пролиферации и аномальному переключению с пролиферации на дифференциацию, а также аномальной морфологии и организации хондроцитов. С использованием хондрогенной клеточной линии ATDC5, исследованы механизмы, опосредующие участие первичной реснички, и в частности кинезин-подобного белка KIF3A, который необходим для формирования, поддержания и функции первичных ресничек в реакции клетки на механическую стимуляцию. Показано, что этот ключевой компонент реснички опосредует экспрессию гена в ответ на механическое воздействие.
Механическая регуляция экспрессии ПТГрП в суставных поверхностях определяется индуцированием гена ПТГрП механическими факторами (Chen X., et al., 2007; Chen X., et al., 2005). Это предполагает, что механическая нагрузка может регулировать экспрессию ПТГрП в суставном хряще. Xu T. et al. (2013). исследовали in vitro влияние краткосрочной циклической растягивающей деформации хондроцитов на экспрессию ими ПТГрП в постнатальной пластине росте, а также изучили участие в этом процессе цитоскелетных F-актиновых микрофиламентов. Было установлено, что циклическая деформация регулирует экспрессию ПТГрП в зависимости от величины и времени воздействия. Инкубация хондроцитов с цитохалазином D, активирующим актиновый микрофиламент-реагентом, блокировала индукцию экспрессии ПТГрП в ответ на механическую деформацию клеток. Результаты показывают, что кратковременная циклическая растягивающая деформация индуцирует экспрессию ПТГрП в прегипертрофических и гипертрофических хондроцитах постнанальной ростовой пластины и что экспрессия ПТГрП этими хондроцитами может впоследствии повлиять на развитие пластин роста. Показано, что циклическая механическая деформация регулирует экспрессию ПТГрП в культивируемых хондроцитах посредством активации канала Ca2+ (Tanaka N., et al., 2005). Циклическая механическая деформация значительно повышала уровни мРНК ПТГрП в хондроцитах только на стадиях пролиферации и матрицеобразования. Индукция ПТГрП зависела от величины нагрузки. Механоиндукция ПТГрП ингибировалась нифедипином, блокатором Ca2+ каналов. Эти результаты показали, что механическая индукция ПТГрП, возможно, обеспечивает среду для большей репликации хондроцитов и формирования матрицы, которая впоследствии повлияет на образование хряща.
Sun K. et al. (2017) исследовали влияния растягивающего напряжения с различной интенсивностью на дифференциацию и апоптоз хондроцитов ростовых пластин человека. Уровни экспрессии коллагена типа 2 и 10, маркеров апоптоза Bax и Bcl-2, а также ПТГрП были определены с помощью количественной ПЦР-РВ. Доказано, что апоптоз хондроцитов пластин роста регулируется механическим растягивающим напряжением. Соответствующее растягивающее напряжение может эффективно способствовать пролиферации и дифференцировке клеток, в то время как чрезмерный стрейч-стресс тормозит пролиферацию и дифференцировку клеток и даже способствует их апоптозу. ПТГрП играет важную роль в этом процессе.
Циклическое растягивающее напряжение фиброхондроцитов ахиллова сухожилия миниатюрной свиньи Гуйчжоу индуцировало изменение экспрессии мРНК коллагена I, II и X типов. При низком циклическом растяжении возрастала экспрессия гена ПТГрП, коллагена I и II типов, а при высоком механическом напряжении возрастала экспрессия гена Ihh и коллагена X типа. Экспрессия мРНК ПТГрП изменялась дифференцированно в зависимости от продолжительности и степени циклической деформации клеток, что свидетельствует о модулирующем влиянии механического напряжения на продукцию ПТГрП фиброхондроцитами. Под воздействием ингибитора Ihh циклопамина экспрессия мРНК ПТГрП значительно снизилась как и продукция коллагена I и II типов, а экспрессия гена коллагена X типа увеличилась. Таким образом, ПТГрП может играть важную роль в дифференцировке фиброхондроцитов, косвенно участвуя в образовании и восстановлении энтезов (Han X., et al., 2014). Ihh и ПТГрП регулируют пролиферацию и дифференциацию фиброхондроцитов в энтезах сухожилия стимулированную механическим воздействием через сигнальный путь Ihh – ПТГрП. В последующей работе этих же авторов представлены новые данные о ключевой роли сигнального пути Ihh – ПТГрП в регулировании развития фиброхондроцитов в энтезах (Han X., et al., 2016). Показано, что Ihh синтезируется передними гипертрофическими хондроцитами волокнистого хрящевого слоя в энтезах. Через аутокринную и паракринную секрецию Ihh взаимодействует с трансмембранными рецепторами Ihh на фиброхондроцитах во время стадии G0/G1 в поверхностном слое волокнистого хрящевого слоя для регуляции и индуцирования пролиферации и дифференцировки фиброхондроцитов и увеличения синтеза ПТГрП. ПТГрП ингибирует гипертрофическую дифференциацию хондроцитов в волокнистой хрящевой зоне энтеза, а также синтез Ihh в передних гипертрофических хондроцитах в волокнистом хрящевом слое.
Передача сигналов Ihh-ПТГрП является важным регулятором пролиферации и дифференцировки фиброхондроцитов в энтезах. Сигнал Ihh контролирует дифференцировку фиброхондроцитов в тканях через ПТГрП для развития гипертрофии и созревания фиброхондроцитов, тогда как ПТГрП индуцирует пролиферацию фиброхондроцитов, но ингибирует дифференцировку и созревание. Сигналы Ihh и ПТГрП сосуществуют в энтезах, образуя сигнальный путь, чтобы интерактивно регулировать пролиферацию и дифференцировку фиброхондроцитов через петлю отрицательной обратной связи, обеспечивая физиологический процесс энтохондростоза, поддерживая баланс роста и дифференциации волокнистого хрящевого слоя и тем самым защищая физиологические функции энтезов.