Die Wissenschaftler beschrieben kürzlich ihre Arbeit in Proceedings of the National Academy of Sciences. In der Studie zeigt das Team, wie der Verlust des Proteins HMGB2, das in der Oberflächenschicht des Gelenkknorpels vorkommt, zu einer fortschreitenden Verschlechterung des Knorpels führt, der das Markenzeichen der Arthrose ist.“Wir haben den Mechanismus gefunden, der zu erklären beginnt, wie und warum Altern zu einer Verschlechterung des Gelenkknorpels führt“, sagt Scripps Research Professor Martin Lotz, M.D., ein weltbekannter Arthritis-Forscher, der die Studie mit Noboru Taniguchi, M.D., Ph.D., einem leitenden wissenschaftlichen Mitarbeiter in seinem Labor, leitete. „Unsere Ergebnisse zeigen einen direkten Zusammenhang zwischen dem Verlust dieses Proteins und Osteoarthritis.“
Osteoarthritis beginnt typischerweise mit einer Störung der Oberflächenschicht des Knorpels. Die Knorpeloberflächenschicht, die oberflächliche Zone genannt, ist die wichtigste funktionell der vier Knorpelschichten, die in Gelenken vorhanden sind. In normalen Gelenken ist die Knorpeloberfläche vollkommen glatt, so dass die Gelenke ohne Reibung übereinander gleiten können. Sobald sich der Knorpel der oberflächlichen Zone jedoch zu verschlechtern beginnt, setzt Arthrose ein und löst einen irreversiblen Prozess aus, der schließlich zum Verlust der darunter liegenden Knorpelschichten führt, bis der Knochen schmerzhaft gegen den Knochen zu schleifen beginnt. Osteoarthritis betrifft am häufigsten die Wirbelsäule, Kiefergelenke, Schultern, Hände, Hüften und Knie.“Wir wussten, dass die erste Phase der Arthrose die Zerstörung von Knorpel in der oberflächlichen Zone ist“, sagt Lotz, der in den letzten fünf Jahren die Rolle von HMGB2 bei Arthrose untersucht hat. „Jetzt wissen wir, dass vor der Zerstörung dieser Schicht das kritische DNA-Bindungsprotein HMGB2 verloren geht und dass dieser Verlust direkt mit dem Altern zusammenhängt.“Das Team fand heraus, dass das Protein HMGB2 einzigartig auf der Oberflächenschicht des Knorpels in Gelenken exprimiert wird, wo es das Überleben von Chondrozyten unterstützt, den Zellen, die Knorpel produzieren und erhalten. Altern ist mit dem Verlust von HMGB2 und einer damit einhergehenden Reduktion oder vollständigen Eliminierung von Chondrozyten in der oberflächlichen Zone verbunden. Die Wissenschaftler stellten weitere Verbindungen zwischen HMGB2 und Osteoarthritis her, indem sie Mäuse züchteten, die genetisch an HMGB2 mangelten; Diese Mäuse hatten einen früheren und schwereren Beginn der Osteoarthritis.Die Ergebnisse, die in Zusammenarbeit mit Kollegen von Scripps Research, der San Raffaele University in Mailand, Italien, und der Kagoshima University in Kagoshima, Japan, gemacht wurden, bieten einen vielversprechenden Weg, um die Entwicklung neuer Osteoarthritis-Behandlungsmöglichkeiten zu erforschen.“Wenn kleine Moleküle gefunden werden können, um den Verlust von HMGB2 zu verhindern oder zu stoppen, oder umgekehrt, um die Produktion dieses Proteins zu stimulieren, dann ist es möglich, dass Osteoarthritis eines Tages entweder verhindert oder umgekehrt werden kann“, sagt Lotz.
Die Entdeckung wird auch die Forschung zur Verwendung von Stammzellen bei der Geweberegeneration beeinflussen. Da Knorpel nicht in der Lage ist, sich selbst zu heilen, haben Wissenschaftler nach Möglichkeiten gesucht, Stammzellen zu verwenden, um Ersatzknorpel im Labor zu züchten, der verwendet werden könnte, um beschädigten oder nicht vorhandenen Knorpel chirurgisch zu ersetzen. Mit der Entdeckung der Verbindung zwischen HMGB2 und Oberflächenschichtprotein haben Wissenschaftler nun einen Hinweis darauf, wie sie in der Lage sein könnten, den Knorpel der Oberflächenschicht zu konstruieren.“Mit zunehmendem Alter unserer Bevölkerung wird Arthrose zu einem immer größeren Gesundheitsproblem“, sagt Lotz. „Jeder bekommt schließlich Arthrose; Selbst diejenigen Menschen, die nicht funktionell durch die Krankheit beeinträchtigt sind, haben Knorpelschäden. Und alles beginnt mit dem Verlust von Zellen in der oberflächlichen Schicht. Wir haben jetzt einen Ausgangspunkt für mögliche Prävention, Diagnose und Behandlung.“Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health und durch Zuschüsse der Arthritis National Research Foundation und der Japan Orthopaedics and Traumatology Foundation, Inc. unterstützt.
