Lekarze przez lata twierdzili, że chrząstka nie może się regenerować. Teraz zmieniają zdanie

Spis treści:

1. Leczenie koncentruje się na łagodzeniu bólu
2. Nowa metoda odbudowy chrząstki. Naukowcy tworzą „rusztowanie” dla stawów
3. Dlaczego wraz z wiekiem chrząstka traci zdolność do regeneracji
4. Stan zapalny niszczy chrząstkę. Naukowcy próbują zatrzymać ten proces
5. Terapia genowa może być świetnym rozwiązaniem

Chrząstka rzadko zwraca naszą uwagę – dopóki nie zacznie zawodzić. Przez dekady pacjenci z artretyzmem słyszeli ten sam wyrok: gdy chrząstka się zużyje, nie jest w stanie się odtworzyć. W przeciwieństwie do wielu innych tkanek w organizmie ma ona bardzo słabe ukrwienie, co znacząco ogranicza jej zdolność do regeneracji po urazie. To biologiczne ograniczenie pomaga wyjaśnić, dlaczego choroba zwyrodnieniowa stawów – spowodowana stopniowym rozpadem chrząstki – dotyka co piątą dorosłą osobę w Stanach Zjednoczonych i pozostaje jedną z głównych przyczyn niepełnosprawności na świecie.

Leczenie koncentruje się na łagodzeniu bólu

Ponieważ nie istnieje zatwierdzony lek, który potrafiłby spowolnić lub odwrócić przebieg choroby, leczenie koncentruje się przede wszystkim na łagodzeniu bólu i utrzymaniu sprawności poprzez fizjoterapię. Gdy uszkodzenia stają się poważne, jedynym rozwiązaniem bywa operacja wymiany stawu.

Przez lata powszechnie zakładano, że utrata chrząstki jest nieunikniona i stanowi mechaniczną konsekwencję coraz dłuższego życia ludzi. Dziś naukowcy zaczynają kwestionować to założenie. Zamiast tylko łagodzić skutki uszkodzeń lub zastępować zniszczone stawy protezami, badają, czy można „namówić” chrząstkę do samoregeneracji.

Nowa metoda odbudowy chrząstki. Naukowcy tworzą „rusztowanie” dla stawów

Jedna z metod skupia się na odbudowie chrząstki od podstaw.

– Ruch jest jak odcisk palca. To znak życia – mówi prof. Samuel Stupp, chemik i inżynier z Northwestern University. – Jeśli nie możemy poruszać się bez bólu, trudno czuć się w pełni sobą.

Badania prof. Samuela Stuppa opierają się na założeniu, że przywrócenie struktury chrząstki może pomóc w zapoczątkowaniu jej regeneracji. Jego zespół opracował materiał w formie zastrzyku, który ma nie tylko uzupełniać powstałe ubytki, ale także stworzyć warunki sprzyjające wzrostowi nowej tkanki. To swoiste biologiczne „rusztowanie”, zbudowane z krótkich fragmentów białek oraz zmodyfikowanej formy kwasu hialuronowego, wprowadza się bezpośrednio w uszkodzone obszary stawu.

Po wprowadzeniu do stawu materiał samoczynnie organizuje się w mikroskopijne włókna, które splatają się w miękką, ale wytrzymałą sieć. Struktura ta bardzo przypomina zdrową chrząstkę, a co równie ważne – wysyła sygnały biologiczne, które kierują okoliczne komórki do tworzenia nowej tkanki, zamiast prowadzić do powstawania tkanki bliznowatej.

Aby sprawdzić, jak materiał zachowuje się pod realnym obciążeniem, naukowcy przetestowali go na owcach, których stawy kolanowe są zbliżone do ludzkich pod względem rozmiaru i sił działających podczas ruchu. W ciągu sześciu miesięcy w stawach leczonych za pomocą rusztowania zaczęła powstawać nowa chrząstka bogata w kolagen typu II i proteoglikany – cząsteczki odpowiadające za wytrzymałość i elastyczność zdrowej chrząstki.

Odbudowana tkanka bardziej przypominała naturalną chrząstkę niż słabszą chrząstkę włóknistą, która często powstaje po standardowych metodach leczenia, takich jak operacja mikrozłamań (microfracture). Wyniki badań sugerują więc, że tak powstała odbudowa tkanki może być znacznie trwalsza niż w przypadku dotychczas stosowanych terapii.

Dlaczego wraz z wiekiem chrząstka traci zdolność do regeneracji

Odbudowa struktury chrząstki to jednak tylko jeden element układanki. Sam proces starzenia się organizmu sprawia, że stawy stopniowo tracą zdolność do regeneracji. Naukowcy ze Stanford University koncentrują się dziś na biologii starzenia oraz zmianach molekularnych, które powodują, że chrząstka staje się coraz mniej zdolna do naprawy.

Helen Blau, profesor mikrobiologii i immunologii na Uniwersytecie Stanforda, odkryła białko o nazwie 15-PGDH, którego poziom stale rośnie wraz z wiekiem. Enzym ten rozkłada kluczową cząsteczkę niezbędną do naprawy tkanek, co z czasem spowalnia procesy regeneracyjne i prowadzi do stopniowej utraty funkcji narządów. Białka te nazywane są „gerozymami” – to molekularne regulatory, które wpływają na przebieg i tempo procesów starzenia w organizmie.

Prof. Helen Blau wraz z prof. Nidhi Bhutani odkryły, że u starszych myszy zablokowanie 15-PGDH cofnęło utratę chrząstki, która zwykle towarzyszy starzeniu się stawów kolanowych. U zwierząt z urazami przypominającymi zerwanie więzadła krzyżowego (ACL) terapia zapobiegła rozwojowi choroby zwyrodnieniowej stawów. Leczone myszy poruszały się sprawniej i mocniej obciążały uszkodzoną kończynę, co jest wyraźnym sygnałem poprawy funkcjonowania stawów.

Wyniki te potwierdzono również w badaniach ludzkich tkanek. Próbki chrząstki pobrane podczas operacji wymiany stawu kolanowego zareagowały w warunkach laboratoryjnych na działanie inhibitora, wytwarzając nową chrząstkę szklistą – gładką i sprężystą tkankę, która umożliwia płynny ruch stawów.

Stan zapalny niszczy chrząstkę. Naukowcy próbują zatrzymać ten proces

Starzenie się może powoli ścierać chrząstkę, ale stan zapalny potrafi zniszczyć ją znacznie szybciej. W Mayo Clinic prof. Christopher Evans, profesor chirurgii ortopedycznej i medycyny molekularnej, skupia się mniej na odrastaniu tkanki, a bardziej na zwalczaniu sygnałów zapalnych, które napędzają rozwój choroby.

– Jeśli uda nam się przerwać cykl zapalny, będziemy mogli uratować staw, zanim całkowicie zawiedzie – mówi prof. Evans.

Prof. Evans od dziesięcioleci bada interleukinę-1, białko pomagające organizmowi reagować na urazy. W zdrowej tkance jej rola jest krótkotrwała. W chorobie zwyrodnieniowej białko to utrzymuje się, podsycając stan zapalny i przyspieszając rozpad chrząstki. Blokowanie go za pomocą zastrzyków okazało się trudne, ponieważ białka wprowadzone do stawu są szybko wypłukiwane przez naczynia krwionośne i układ limfatyczny.

Terapia genowa może być świetnym rozwiązaniem

Prof. Evans i jego współpracownicy dostarczyli instrukcje genetyczne bezpośrednio do kolana, skłaniając komórki stawu do produkcji własnych zapasów naturalnego białka przeciwzapalnego. Po pojedynczym zastrzyku staw stawał się w pewnym sensie samowystarczalnym źródłem terapii, utrzymując stały poziom cząsteczki ochronnej, zamiast tracić ją w ciągu kilku godzin.

W jednym z wczesnych badań bezpieczeństwa poziom tego białka pozostawał podwyższony w płynie stawowym przez co najmniej rok, a jednocześnie nie odnotowano poważnych skutków ubocznych związanych z terapią. Uczestnicy zgłaszali także mniejszy ból i poprawę sprawności stawu, choć badanie było niewielkie i nie miało na celu oceny długoterminowych efektów.

We wczesnym badaniu bezpieczeństwa poziom białka w płynie stawowym pozostawał podwyższony przez co najmniej rok, nie wykazując przy tym poważnych skutków ubocznych. Uczestnicy zgłaszali mniejszy ból i poprawę sprawności stawu, choć badanie było niewielkie i nie miało na celu oceny efektów długoterminowych. Obecnie trwają większe badania kliniczne. Celem tej metody nie jest bezpośrednia odbudowa chrząstki, lecz przerwanie cyklu zapalnego, który przyspiesza jej degradację, oraz ochrona stawu przed dalszym uszkodzeniem.

Żadna z tych strategii nie została jeszcze potwierdzona jako trwała i skuteczna w dużych badaniach klinicznych z udziałem ludzi. Razem pokazują jednak wyraźną zmianę w sposobie, w jaki naukowcy zaczynają postrzegać chorobę zwyrodnieniową stawów.

Przez wiele lat traktowano ją głównie jako nieunikniony efekt zużycia organizmu wraz z wiekiem. Coraz częściej jednak uznaje się ją za proces biologiczny, w którym kluczową rolę odgrywają cząsteczki, komórki i struktura tkanek. To z kolei oznacza, że w przyszłości choroba może lepiej reagować na nowe metody leczenia i interwencje medyczne.

Źródło: National Geographic