Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης χόνδρου, τα χονδροκύτταρα εκκρίνουν την εξωκυτταρική μήτρα (ECM) και ενσωματώνονται στο ίδιο περιβάλλον. Κατά τη διάρκεια της προοδευτικής νόσου των αρθρώσεων, όπως η οστεοαρθρίτιδα (ΟΑ), η δυσλειτουργία της διαδικασίας μπορεί να οδηγήσει σε αποικοδόμηση της ECM.
Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι Eun Kyung Song και συνεργάτες εξέτασαν δείγματα χόνδρου από ασθενείς με ΟΑ και βρήκαν μειωμένη έκφραση της ιντεγκρίνης-β-τύπου 1 (ITGBL1) (πρωτεΐνη αναστολής της ιντεγκρίνης που εκφράζεται κατά την ανάπτυξη χόνδρου) που εκκρίνεται στα δείγματα. Η μείωση της πρωτεΐνης ITGBL1 μείωσε την εναπόθεση ECM, με αποτέλεσμα τη βλάβη του χόνδρου. Αντίθετα, η υπερέκφραση της πρωτεΐνης εμπόδισε τον εκφυλισμό της άρθρωσης του γόνατος σε ένα μοντέλο ποντικού χειρουργικά επαγόμενου ΟΑ. Η μελέτη εντόπισε έναν στόχο για τη ρύθμιση της σηματοδότησης της ιντεγκρίνης, με δυνατότητα θεραπευτικών επιδράσεων στην ΟΑ. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται τώρα στην Science Translational Medicine.
Τα χονδροκύτταρα αλληλεπιδρούν συνεχώς και αναδιαμορφώνουν τη γύρω ECM κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης και της ωρίμανσης. Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού χόνδρου (χονδρογένεση), η ιντεγρίνη-ECM ρυθμίζεται διαφορετικά. Η σηματοδότηση της ιντεγκρίνης είναι το κλειδί για τις καταβολικές αποκρίσεις που οδηγούν σε καταστροφή των αρθρώσεων και της οστεοαρθρίτιδας. Η εγγενής ικανότητα των χονδροκυττάρων να ρυθμίζουν την σηματοδότηση της ιντεγκρίνης σε ένα πλούσιο σε ECM περιβάλλον παραμένει ελάχιστα κατανοητό.
Στη μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα αναπτυσσόμενα χονδροκύτταρα εκφράζουν το γονίδιο Itgbl1 (ιντεγκρίνη-β-1), σε συγκεκριμένα στάδια, για να αναστέλλουν τη σηματοδότηση της ιντεγκρίνης και να προάγουν τη χονδρογένεση. Σε αντίθεση με τους αναστολείς της ιντεγκρίνης στο κυτταρόπλασμα, το ITGBL1 εκκρίνεται φυσικά για να αλληλεπιδρά με τις ιντεγκρίνες και να ρυθμίζει προς τα κάτω τη δραστηριότητά τους. Σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα, η έκφραση Itgbl1 μειώθηκε έντονα στον αρθρικό χόνδρο που υπέστη βλάβη.
Συγκριτικά, η έκφραση του εκτοπικού Itgbl1 προστατευμένου αρθρικού χόνδρου ενάντια στην ανάπτυξη ΟΑ στην αποσταθεροποίηση του μοντέλου ποντικού ΟΑ που διεγείρεται από το μέσο-μηνίσκο (DMM). Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι η σηματοδότηση ITGBL1 ήταν ένας βασικός μηχανισμός που προστατεύει από καταστροφικές διαταραχές χόνδρου. Η στόχευση του ITGBL1 μπορεί να αποδώσει πιθανά θεραπευτικά αποτελέσματα με τη ρύθμιση της σηματοδότησης της ιντεγκρίνης σε ασθένειες του ανθρώπου.
Η διαδικασία σηματοδότησης με γνώμονα την ECM είναι απαραίτητη για την παθοφυσιολογία καταστροφικών διαταραχών χόνδρου. Η αλληλεπίδραση μεταξύ ECM-χονδροκυττάρου προκαλείται κυρίως από ιντεγκρίνες. ετεροδιμερείς υποδοχείς για μόρια ECM που συμπεριλαμβάνουν φιμπρονεκτίνη, κολλαγόνο και λαμινίνη. Διάφορες υπομονάδες ιντεγκρίνης-α και ιντεγκρίνης-β εκφράζονται από χονδροκύτταρα.
Το προφίλ της έκφρασης ιντεγκρίνης ρυθμίζεται δυναμικά κατά τη διάρκεια της χονδρογονικής διαφοροποίησης και της ανάπτυξης της οστεοαρθρίτιδας. Επί του παρόντος, υπάρχει περιορισμένη κατανόηση σχετικά με το πώς τα αναπτυσσόμενα και ώριμα χονδροκύτταρα ρυθμίζουν δυναμικά τη σηματοδότηση της ιντεγκρίνης, παράλληλα με το δυναμικό των ιντεγκρινών να ασκούν αρνητικές επιδράσεις στον σχηματισμό χόνδρου.
Η πρωτεΐνη ITGBL1 ονομάστηκε αρχικά ως “δέκα βήτα ιντεγκρίνης EGF” (επιδερμικά-αναπτυξιακός παράγοντας) -όπως οι επαναλαμβανόμενες περιοχές “λόγω της δευτεροταγούς δομής της.Οι πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει το ρόλο της πρωτεΐνης κατά τη διάρκεια της μετανάστευσης των καρκινικών κυττάρων και της ηπατικής ίνωσης. του ITGBL1 έχει παραμείνει ανεξερεύνητο στην ανάπτυξη ζώων.
Σε σπονδυλωτά, συμπεριλαμβανομένου του Xenopus laevis (βάτραχος), του ποντικιού και του ανθρώπου, η λειτουργία του ITGBL1 είναι εξαιρετικά συντηρημένη.Σε χαλασμένα αρθρικά χονδροκύτταρα από ασθενείς με ΟΑ, η γενετική έκφραση του ltgb1 μειώθηκε. ένα μοντέλο ποντικού χειρουργικά επαγόμενου ΟΑ, για να δείξει τον προστατευτικό ρόλο του ITGBL1 κατά της ανάπτυξης της ΟΑ στον αρθρικό χόνδρο στη μελέτη.