炎癥和壓力誘導引起的骨關(guān)節(jié)炎的前饋循環(huán)

杜克大學和圣路易斯華盛頓大學的研究人員說，不幸的是，生物“前饋”回路驅(qū)動關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)中的軟骨細胞，實際上促進了疾病的發(fā)展。

沃爾夫?qū)乜?Wolfgang Liedtke)是杜克大學的神經(jīng)病學教授、疼痛研究員和機械生物學家，他與前同事、杜克大學(現(xiàn)華盛頓大學醫(yī)學院)軟骨專家法施德吉萊克(Farshid Guilak)合作，研究軟骨中壓力敏感離子通道的活性。他們的研究發(fā)表在3月22日那周的《美國國家科學院院刊》。

軟骨是一種高潤滑、低摩擦的彈性組織，可以襯在關(guān)節(jié)面上，緩沖運動，吸收數(shù)百萬次機械壓迫循環(huán)。因為在疼痛的骨關(guān)節(jié)炎中軟骨會斷裂，骨頭的末端會聚集在骨頭上，從而加重疼痛。

建立和維持軟骨的細胞被稱為軟骨細胞，力敏感離子通道被稱為壓電1和壓電2，可以在它們的表面找到。為了響應(yīng)關(guān)節(jié)上的機械負荷，壓電通道向細胞發(fā)送信號，這可以改變細胞中的基因活性。

通常，軟骨細胞產(chǎn)生細胞外基質(zhì)、結(jié)構(gòu)蛋白和其他生物分子，從而賦予軟骨機械強度、彈性和低摩擦。然而，在骨關(guān)節(jié)炎中，這些細胞的退化和功能障礙(無法通過細胞分裂修復)將導致軟骨的逐漸破壞。

骨關(guān)節(jié)炎的另一個跡象是慢性低度炎癥，這是由一種稱為白細胞介素-1的信號分子驅(qū)動的。研究人員希望用豬和人的關(guān)節(jié)軟骨細胞進行置換手術(shù)，觀察炎癥如何影響軟骨細胞。

他們發(fā)現(xiàn)白細胞介素信號告訴細胞產(chǎn)生更多的壓電通道，這使細胞對壓力更加敏感，并導致研究人員所說的有害的“前饋”電路，從而導致更多的軟骨破裂。

利特克說：“白細胞介素可以重新編程軟骨細胞，使它們對機械損傷更加敏感?！?前饋循環(huán)緩慢地研磨它們，電池無法更換."

利特克將健康的軟骨細胞描述為彈性球體，“像網(wǎng)球”，肌動蛋白纖維的內(nèi)部基質(zhì)使它們保持僵硬。然而，由于這些細胞已經(jīng)失去了替代肌動蛋白纖維的能力，“它們變得越來越軟”。

不幸的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，它們變得越松散，產(chǎn)生的壓電通道就越多。

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