Kraakbeen in menselijke gewrichten kan zichzelf herstellen

Mensen hebben salamanderachtig vermogen om kraakbeen in gewrichten terug te groeien. Het proces kan worden benut als een behandeling voor artrose!

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, kan kraakbeen in menselijke gewrichten zichzelf herstellen via een proces dat vergelijkbaar is met dat dat wordt gebruikt door wezens zoals salamanders en zebravissen om ledematen te regenereren, vonden onderzoekers van Duke Health.

Door het onderzoek online te publiceren in het tijdschrift Science Advances, identificeerden de onderzoekers een mechanisme voor kraakbeenherstel dat robuuster lijkt te zijn in enkelgewrichten en minder in heupen. De bevinding kan mogelijk leiden tot behandelingen voor artrose, de meest voorkomende gewrichtsaandoening ter wereld.

Salamanderachtige regeneratieve capaciteit

“Wij geloven dat een goed begrip van deze ‘salamanderachtige' regeneratieve capaciteit bij mensen, en de kritisch ontbrekende componenten van dit regelcircuit, de basis zou kunnen vormen voor nieuwe benaderingen voor het repareren van gewrichtsweefsels en mogelijk hele menselijke ledematen,” zei senior auteur Virginia Byers Kraus, MD, Ph.D., professor aan de afdelingen Geneeskunde, Pathologie en Orthopedische Chirurgie van Duke.

Kraus en collega's, waaronder hoofdauteur Ming-Feng Hsueh, Ph.D., bedachten een manier om de leeftijd van eiwitten te bepalen met behulp van interne moleculaire klokken die integraal deel uitmaken van aminozuren, die de ene vorm in een andere omzetten met voorspelbare regelmaat.

Nieuw gecreëerde eiwitten in weefsel hebben weinig of geen aminozuurconversies, de oudere eiwitten hebben veel aminozuurconversies. Door dit proces te begrijpen, konden de onderzoekers gevoelige massaspectrometrie gebruiken om te bepalen wanneer de belangrijkste eiwitten in menselijk kraakbeen, inclusief collagenen, jong, van middelbare leeftijd of oud waren.

Ze ontdekten dat de leeftijd van kraakbeen grotendeels afhing van waar het zich in het lichaam bevond. Kraakbeen in enkels is jong, het is van middelbare leeftijd in de knie en oud in de heupen. Deze correlatie tussen de leeftijd van menselijk kraakbeen en zijn locatie in het lichaam stemt overeen met hoe ledematen herstel optreedt bij bepaalde dieren, die gemakkelijker regenereren aan de verste uiteinden, inclusief de uiteinden van benen of staarten.

Verklaringen gevonden

De bevinding helpt ook te verklaren waarom verwondingen aan de knieën van mensen en, vooral, heupen lang duren om te herstellen en zich vaak ontwikkelen tot artritis, terwijl enkelblessures sneller genezen en minder vaak ernstig artritis worden.

De onderzoekers leerden verder dat moleculen die microRNA worden genoemd, dit proces reguleren. Het is niet verrassend dat deze microRNA's actiever zijn bij dieren die bekend staan om het herstel van ledematen, vinnen of staart, waaronder salamanders, zebravissen, Afrikaanse zoetwatervis en hagedissen.

Deze microRNA's worden ook bij mensen gevonden – een evolutionair artefact dat bij mensen de mogelijkheid biedt om gewrichtsweefsel te herstellen. Net als bij dieren varieert de microRNA-activiteit aanzienlijk door de locatie ervan: deze was het hoogst in enkels vergeleken met knieën en heupen en hoger in de bovenste laag kraakbeen in vergelijking met diepere lagen kraakbeen.

“We waren verheugd om te horen dat de regulatoren van regeneratie in de salamander ledemaat ook de regelaars zijn van herstel van gewrichtsweefsel in de menselijke ledemaat,” zei Hsueh. “We noemen het onze ‘innerlijke salamander' capaciteit.” De onderzoekers zeiden dat microRNA's kunnen worden ontwikkeld als geneesmiddelen die artritis kunnen voorkomen, vertragen of omkeren.

“We geloven dat we deze regulators een boost kunnen geven om gedegenereerd kraakbeen van een gewrichtsaandoening volledig te regenereren. Als we erachter kunnen komen welke regulators we missen in vergelijking met salamanders, kunnen we misschien zelfs de ontbrekende componenten toevoegen en op een dag een manier ontwikkelen om te regenereren geheel of gedeeltelijk gewonde menselijke ledematen, “zei Kraus. “Wij geloven dat dit een fundamenteel herstelmechanisme is dat op veel weefsels kan worden toegepast, niet alleen op kraakbeen.”