Mechano rastni faktor-C24E, potencialni promovirajoči biokemijski faktor za inženirstvo tkiva ligamentov
Uvod
Eden od izzivov moderne medicine in tkivnega inženirstva je povrnitev normalnega fiziološkega stanja in funkcij po poškodbi ligamentov kolenskega sklepa, specifično ACL – anteriornega križnega ligamenta. Zaradi porasta športnih disciplin z visoko prevalenco poškodb (kolenskih) sklepov in nizke uspešnosti operativnih posegov za omenjeni ligament se išče alternativni način, kako bi inducirali efektivno celjenje in s tem povrnili potrebno stabilnost kolenskega sklepa. Raziskovalna ekipa članka v naslovu je morda našla enega izmed iskanih načinov. Sodeč po njihovih eksperimentih je peptid MGF-C24E potencialna rešitev za mehansko poškodovane ACL in njihovo ustrezno celjenje. Za namene tkivnega inženirstva in celjenja so že bili uporabljeni različni rastni faktorji, na primer transformirajoči rastni faktor beta (TGF-β), trombocitni rastni faktor (PDGF) in vaskularni endotelijski rastni faktor (VEGF), vendar še nikoli za aplikacijo specifično na ACL ali s tako kratkim peptidom, kot je MGF-C24E.
MGF-C24E
MGF-C24E je 24 aminokislin dolg biološko aktiven peptid, ki je produkt alternativnega spajanja eksonov, ki izvirajo iz gena za peptidni hormon in rastni faktor IGF-1 (inzulinu podoben rastni faktor 1). MGF se tkivno specifično izraža v skeletnem mišičnem tkivu, kot odgovor na mehanski stres in razteg, in je eden od rastnih faktorjev, ki promovirajo hipertrofijo skeletnega mišičnega tkiva. Poleg skeletnih mišičnih celic pa vpliva tudi na okoliška tkiva. Veže se namreč lahko še na receptorje fibroblastov, ki tvorijo ligamente in sinovialno membrano, pa tudi na tenocite, ki tvorijo tetive. Sinovialna membrana je tanek sloj vezivnega tkiva, ki obdaja kolenski sklep, natančneje pokriva ACL. Njena funkcija je tvorba in izločanje sinovialne tekočine, ki blaži trenje med sklepnima površinama stegnenice in golenice. Funkcija sinovialne tekočine je poleg ublaževanja mehanskih sil med omenjenima sklepnima površinama tudi dovod hranilnih snovi sklepnim tkivom in odvod odpadnih produktov. MGF lahko povzroči celjenje omenjenih tkiv preko indukcije proliferacije, migracije celic in spreminjanja mikro-okolja tkiva. Pri slednjem namreč regulira aktivnost zunajceličnih proteaz in znižuje nivo oksidacijskega stresa. Delovanje proteaz zunajceličnega matriksa in produkti oksidativnega stresa so faktorji, ki otežujejo celjenje tkiva po mehanski poškodbi.
Metode
Avtorji članka so gojili celične kulture fibroblastov, kateri so izvirali iz ACL in sinovialne membrane štirih donorjev. Ustvarili so tudi ko-kulture iz obeh vrst fibroblastov. Na tako gojenih celičnih kulturah so izvedli precejšen nabor merodajnih metod. Izjemno zanimiva je aplikacija posebne aparature, imenovane Flexercell Tension System, s katero se preko vakuumskega podtlaka ustvari pogoje mehanskih sil in raztega na fibroblaste oziroma celotne celične kulture. Na ta način se lahko simulira mehanski pritisk na ACL in tudi druga vezivna tkiva, kakršen je prisoten v in vivo okolju. Celične kulture, ki so bile podvržene omenjenim ustvarjenim pogojem, so bile nato še tretirane z MGF-C24E. Celične kulture, ki so bile tretirane s peptidom, tiste, ki niso bile, ter kontrolne, so bile uporabljene tudi za določanje koncentracije specifičnih markerjev za oksidativni stres in celjenje z uporabo kvantitativne reakcije s polimerazo. Avtorji so uporabili začetne oligonukleotide za glutathion-S-transferazo (GST), hem oksigenazo (HO), NADH kvinon oksireduktazo (NQO-1) in tri lizil oksidaze (LOX 1,2 in 3). Prvi trije so markerji za oksidativni stres, družina lizil oksidaz pa je udeležena pri celjenju ACL.
Rezultati
Velika večina dobljenih meritev je pokazala pozitiven vpliv aplikacije MGF C24E na fibroblaste, katere so pred tem izpostavili pogojem statičnih mehanskih sil in raztega. Povečala se je sinteza kolagena, izražanje markerjev oksidativnega stresa se je znižalo, prav tako izražanje metaloproteaz zunajceličnega matriksa in izražanje markerjev stresa na endoplazmatski retikulum. Kljub spodbudnim rezultatom manjka raziskav za vpliv MGF specifično na ACL, prav tako pa je pod vprašanjem konkretna aplikacija tega peptida kot terapevtika zaradi težje anatomske dostopnosti ACL v samem kolenskem sklepu in izjemno kratke razpolovne dobe tega peptida.
