Klouby obnovují chrupavku
Chrupavka lidských kloubů se sama opravuje mechanismy založenými na stejných principech, o jaké se opírá úžasná regenerace orgánů mloků a čolků. Teď se hledá využití tohoto poznání v medicíně.
Organismus obojživelníků obdařila příroda neuvěřitelnými regeneračními schopnostmi. Dorůstá jim ztracená končetina. Poraněné srdce se jim nehojí vazivovou jizvou, jako je tomu u člověka po infarktu myokardu, ale plnohodnotnou srdeční svalovinou. Doroste jim dokonce i část poškozeného mozku.
Regenerační schopnosti obojživelníků neuvadají ani s postupujícím věkem. Asijští čolci ohňobřiší se dožívají pětadvaceti roků a i na sklonku života jim za zničenou čočku oka dorůstá stejně kvalitní orgán, jaký měli v raném mládí.
Také savci vykazují určitou míru regenerace organismu. Některým kmenům laboratorních myší se hojí i hluboké rány v kůži bez sebemenší jizvičky a po infarktu myokardu se jim srdce zacelí plně funkční svalovinou.
Ale lidské tělo nic takového neumí. Není proto divu, že vědci regenerační schopnosti obojživelníků systematicky studují a snaží se z nich vyčíst návod pro léčení lidí.
Uměle navozená regenerace by ulevila například pacientům trpícím pokročilou degenerací kloubních chrupavek, tzv. osteoartritidou. Ta postihuje kolem 15 procent lidí ve věku nad 60 let. V roce 2050 bude trpět vážnou osteoartritidou více než pětina světového obyvatelstva ve věku nad 60 let. Proto vzbudila velkou pozornost studie švédsko-amerického týmu vedeného Virginií Krausovou z Dukeovy univerzity v americkém Durhamu, která dokazuje, že se lidská kloubní chrupavka obnovuje svépomocí. Výsledky experimentů publikoval vědecký časopis Science Advances.
Staré kyčle, mladé kotníky
Při pátrání po příčinách neschopnosti člověka regenerovat kloubní chrupavku se vědci z týmu Virginie Krausové zaměřili na obrat bílkovin, které sehrávají při stavbě kloubů klíčovou roli. Molekuly
bílkovin jsou tvořeny řetězci z aminokyselin.
Když bílkoviny stárnou, některé aminokyseliny se „ošoupávají“zcela typickým způsobem. Míru opotřebení lze stanovit chemickými analýzami a následně určit, jak jsou bílkoviny v tkáních staré. Pokud by kloubní chrupavka regenerovala, objevovaly by se v ní stále nové, „neošoupané“molekuly bílkovin. U neregenerující chrupavky naopak „neošoupané“bílkoviny postupně mizí.
Výsledky měření stáří bílkovin v chrupavkách kloubů lidské dolní končetiny přinesly překvapivé odhalení. Chrupavka není na všech kloubech lidské nohy stejně stará. Nejvíce nám stárnou kyčle. Podstatně méně podléhají stárnutí chrupavky kolenou. Nejmenší známky stárnutí vykazují chrupavky v kotníku, a to znamená, že v nich neustále vzniká významné množství nových bílkovin. Objev naznačuje, že se v lidském organismu dochovala určitá část evolučního dědictví po obojživelnících.
U mnoha vývojově nižších obratlovců, jako jsou ryby a obojživelníci, dochází k obnově koncových částí končetin snáze než v částech ležících blíže tělu. Rybám například bez problémů dorůstají konce ploutví. Dokonce i myším dorůstá ztracený koncový článek prstu na nohou, zatímco při ztrátě posledních dvou článků už prsty zůstanou poškozené natrvalo. Na lidské noze je ve směru od kyčle ke kotníku patrný velmi podobný „regenerační gradient“. Dokládají to i zkušenosti ortopedů, podle kterých se poranění kyčlí a kolenou hojí obvykle obtížněji než zranění kotníku.
„Potřeba náhrady nemocných kloubů kloubními protézami je u kyčlí dvakrát častější než u kolenou. A artritida kotníků jen málokdy dospěje do závažných velmi pokročilých stadií,“říká Virginia Krausová.
Nadějné buněčné regulátory Jedno z tajemství regenerace končetin u obojživelníků spočívá v práci krátkých řetězců ribonukleové kyseliny označovaných jako mikroRNA. Ty působí v buňkách jako brzdové a plynové pedály mnoha genů. Obojživelníci dokážou pomocí vybraných mikroRNA nastartovat geny potřebné ke kompletní obnově ztracené nohy a zabrzdit geny, které regeneraci brání.
Člověk tyto plynové a brzdové pedály pro regeneraci tkání a orgánů zdědil po dávných evolučních předcích. Naše buňky však už na ně nešlapou a regenerační schopnosti člověka jsou ve srovnání s mloky či čolky ubohé.
Jak ale ukázal nejnovější výzkum týmu Virginie Krausové, zcela ze hry jsme regenerační mikroRNA nevyřadili. V kloubech nohy jsou stále ještě do určité míry aktivní, přičemž jejich aktivita v kotníku je vyšší než v koleni nebo kyčli. Zatím ale není jasné, zda mají všechny buňky chrupavky stejný regenerační potenciál a kotník jim vytváří pro obnovu chrupavky lepší podmínky, nebo zda jsou buňky chrupavky v kotníku pro regeneraci lépe vybaveny.
Lékaři vkládají do mikroRNA velké naděje. Dá se poměrně snadno připravit ve velkých množstvích a následně podávat v injekcích na místa, kde jich je nejvíc potřeba. Podle Virginie Krausové bude možné léčit osteoartritidu injekcemi mikroRNA podporujících regeneraci. Stejně tak se nabízí využití těchto mikroRNA k léčbě poraněných kloubů, nebo dokonce k prevenci osteoartritidy.
„I když se naši předci evolučně rozešli s předky dnešních mloků už před 400 miliony roků, stále ještě máme s těmito zvířaty společnou celou řadu mechanismů,“říká Krausová.
Nadějí tedy je, že by mohl vývoj medicíny jít od léčby chrupavek ještě dál, tedy že by se díky těmto injekcím v budoucnu člověku po infarktu zahojilo srdce, pacientům po mozkové mrtvici zregenerovala zničená nervová tkáň a obětem těžkých úrazů snad dokonce dorostla amputovaná končetina.
Autor je spolupracovníkem redakce