Будучи самой распространённой формой артрита в мире, остеоартрит (ОА) является одной из ведущих причин боли, нарушения подвижности и физической инвалидности, возлагая значительную нагрузку на системы здравоохранения и общество1. Патологически ОА характеризуется прогрессирующей дегенерацией суставного хряща, воспалением синовиума и патологической ремоделировкой субхондральной кости1. Эпидемиологические оценки показывают, что примерно 303 миллиона человек по всему миру страдают от ОА, и ожидается, что это число будет расти с возрастом населения и ростом уровняожирения 2. В Китае распространённость симптоматического ОА колена оценивается в 8,1%, при этом непропорционально выше среди женщин и сельского населения3. Несмотря на высокую распространённость, текущие варианты лечения в основном ограничены лечением симптомов с помощью нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВС) и хирургического вмешательства при запущенномзаболевании 4. Отсутствие препаратов, модифицирующих заболевания для остеоартрита (DMOAD), отражает неполное понимание молекулярных механизмов, регулирующих гомеостаз и выживаемостьхондроцитов 5.
Структурная и функциональная целостность суставного хряща зависит от резидентных хондроцитов, которые поддерживают оборот внеклеточного матрикса (ЭКМ) через баланс между анаболической и катаболическойактивностью 6. Во время прогрессирования ОА хондроциты подвергаются воздействию аномального механического стресса и провоспалительных медиаторов, особенно интерлейкин-1β (IL-1β) и фактора некроза опухоли-α (TNF-α), которые способствуют переходу от синтеза матрикса к деградацииматрикса 6. IL-1 β способствует разрушению хряща, стимулируя выработку матриксных металлопротеиназ (MMPs) и аггреканаз, одновременно подавляя синтез коллагена типа II ипротеогликанов 7. Кроме того,IL-1 β вызывает окислительный стресс и дисфункцию митохондрий, что приводит к апоптозу хондроцитов и старению8. Следовательно, выявление внутриклеточных сигнальных путей, регулирующих выживаемость хондроцитов при воспалительных условиях, остаётся приоритетом для исследований ОА.
Аутофагия — это эволюционно консервативный лизосомный путь деградации, который поддерживает клеточный гомеостаз за счёт удаления и переработки повреждённых органелл и белковыхагрегатов 9. Базальная аутофагия необходима для выживания клеток и энергетического баланса; однако дисрегулированная аутофагия может способствовать прогрессированиюболезни 9. При ОА аутофагия обычно рассматривается как защитный ответ, который помогает хондроцитам адаптироваться к клеточному стрессу и противостоятьапоптозу 10. Предыдущие исследования предполагали, что аутофагическая активность снижается при прогрессировании ОА, особенно на поздних стадиях заболевания, что приводит к нарушению контроля качества клеток и увеличению потерихондроцитов 11. В качестве индикаторов активности, связанной с аутофагией, часто используются несколько белков. Беклин-1 участвует в инициации аутофагосом, тогда как превращение белка 1, ассоциированного с микротрубочками, легкой цепи 3 (LC3-I) в LC3-II, широко используется как маркер формированияаутофагосом 12. В отличие от этого, B-клеточная лимфома 2 (Bcl-2) ингибирует аутофагию, зависящую от Беклин-1, одновременно оказывая антиапоптотическиеэффекты 13. Тем не менее, интерпретация маркеров, связанных с аутофагией, требует осторожности, поскольку статические измерения LC3-II и Beclin-1 не могут независимо независимо отличить усиленное формирование аутофагосом от нарушенной деградации лизосом. Несмотря на эти ограничения, модуляция путей, связанных с аутофагией, остаётся перспективной терапевтической стратегией при ОА.
МикроРНК (миРНК) — это короткие некодирующие РНК, которые регулируют экспрессию генов посттранскрипционно, связываясь с комплементарными последовательностями в 3′-нетранслированных областях (3′-UTR) целевых мессенджерных РНК, что приводит к деградации мРНК или трансляционнойрепрессии 14. Экспрессия аберрантных миРНК участвует в патогенезе ОА через воздействие на воспаление, апоптоз и ремоделированиеЭКМ 15. Среди этих молекул miR-590-5p привлек внимание благодаря своей регуляторной роли в метаболизме костей и других патологических процессах. Предыдущие исследования показали, что miR-590-5p способствует остеогенной дифференцировке и подавляет адипогенез в мезенхимальных стволовыхклетках 16. В моделях рака miR-590-5p проявляет контекстно-зависимые функции как онкогенный или подавляющий опухолирегулятор 17. Кроме того, изменённые профили экспрессии микроРНК, включая представителей семейства miR-590, были связаны с патологическим ремоделированием тканей суставов во времяOA 18. Однако данные, полученные на основе моделей стволовых клеток или рака, нельзя напрямую экстраполировать на зрелые суставные хондроциты. Таким образом, роль miR-590-5p в регулировании ответов хондроцитов в воспалительном микроокружении ОА остаётся неполностью изученной.
Для изучения возможных дальнейших механизмов miR-590-5p в ОА были проведены анализы прогнозирования цели in silico , которые идентифицировали Sprouty2 (SPRY2) как предполагаемую дальнюю цель. SPRY2 относится к семейству белков Sprouty, которые негативно регулируют сигнализацию тирозинкиназы рецепторов и подавляют активацию пути RAS/MAPK/ERK 19. Поскольку сигнализация MAPK влияет на дифференцировку хондроцитов, воспалительные реакции и аутофагию, SPRY2 может представлять собой важный регуляторный узел в патофизиологииОА 20. Предыдущие исследования показывают, что SPRY2 может подавлять воспалительные реакции в моделях ревматоидногоартрита 21, участвовать в регуляции апоптоза в эпителиальныхсистемах 22 и связан с ответами, связанными с аутофагией, в моделях ишемическихповреждений 23. Хотя эти наблюдения свидетельствуют о том, что SPRY2 участвует в регуляции как апоптоза, так и аутофагии, его роль в суставных хондроцитах остаётся плохо изученной. Поэтому было выдвинуто гипотезу, что miR-590-5p и SPRY2 образуют регуляторную ось, влияющую на выживаемость хондроцитов при воспалительном стрессе.
На основе этих наблюдений было предложено, что miR-590-5p модулирует ответы, связанные с аутофагией, в хондроцитах путём регуляции экспрессии SPRY2. Хотя miR-590-5p и SPRY2 изучались отдельно в других биологических контекстах, их функциональная связь в хондроцитах ОА не установлена. В настоящем исследовании была использована модель ОА, индуцированная IL-1β, в человеческих хондроцитах C28/I2 для изучения паттернов экспрессии miR-590-5p и SPRY2, а также для оценки их влияния на экспрессию Beclin-1, LC3-II и Bcl-2. Исследуя регуляторную ось miR-590-5p/SPRY2, это исследование даёт представление об эпигенетических механизмах, лежащих в основе выживаемости хондроцитов, и выявляет потенциальную терапевтическую мишень для ОА.