Лептинът променя съдбата на диференциацията и предизвиква стареене в клетките
Теми
Резюме
Основна
По-рано установихме, че възпалителните медиатори на ОА, присъстващи в синовиалната течност, индуцират дегенерация на нормалния ставния хрущял, когато се инжектират в непокътнати кухини на ставите на кучета бигъл. Сред тези възпалителни цитокини лептинът е получил особен интерес поради ролята му в хомеостазата на телесно тегло и значителната и положителна корелация между лептина и дегенерацията на хрущяла. 7 Лептинът, произведен от бяла мастна тъкан, е малък (16 kDa) негликозилиран протеин, кодиран от гена Ob. 8 Лептинът и неговият рецептор са изолирани от човешки хондроцити, остеофити, синовиална тъкан и инфрапателарни мастни накладки. 9, 10
Stannus OP et al. предостави доказателства, показващи, че серумните нива на лептин са независимо и последователно свързани с намаляване на дебелината на хрущяла, както в напречно сечение, така и в надлъжно, което предполага, че лептинът играе важна роля в етиологията и развитието на остеоартрит. 8 Simopoulou et al. 11 също така установи, че експресията на лептин и лептинов рецептор (Ob-Rb) е значително по-висока в хрущяла на пациенти с напреднал остеоартрит, отколкото в хрущяла на пациенти с лек остеоартрит. Освен това протеогликаните на ставния хрущял се изчерпват, когато лептин се инжектира в свитите стави на плъхове. Предишни проучвания са изследвали ефектите на лептина върху биологичните функции на хондроцитите. 12 Механизмите, участващи в индуцираната от лептин дегенерация на хрущяла, не са добре дефинирани. Изследването на ефектите на лептина върху биологичните функции на CPC би осигурило по-добро разбиране на ролята на лептина в разграждането на хрущяла.
Тук сме изолирали и идентифицирали CPC от хрущяла на ставите на плъхове. Лептинът променя съдбата на CPC диференциацията чрез инхибиране на хондрогенезата и увеличаване на остеогенезата. Лептинът също индуцира CPC стареене чрез активиране на пътя p53/p21 и инхибиране на пътя Sirt1. Активирането на лептиновия път (повишени нива на Ob-Rb) е в значителна корелация с дегенерацията на хрущяла (по-ниски нива на Coll-2) и стареенето на тъканите (по-високи нива на p53/p21 и по-ниски нива на Sirt1) при пациенти с остеоартрит. Заедно нашите резултати разкриват нови връзки между затлъстяването и увреждането на хрущяла, индуцирани от ефектите на лептина върху поведението на клетките, стареенето и вътреклетъчната сигнализация.
Резултати
Идентифициране на CPC, изолирани от хрущяла
Изображение в пълен размер
Високите дози лептин намаляват миграционния капацитет, инхибират хондрогенния потенциал и увеличават остеогенния потенциал на CPC
Изображение в пълен размер
Лептинът повишава нивата на ацетилирани p53, p53, p21 и Sirt1 по време на CPC стареене
Два основни пътя водят до индуциране на клетъчно стареене: киназният път, активиран от p38 (MAPK)/p16 INK4a митоген и p53/p21 cip път. Нивата на р38 фосфорилиран MAPK в CPC са малко по-високи в клетките, култивирани в присъствието на физиологични и високи дози лептин, отколкото в контролните клетки. Нивата на ацетилирани р53, р53 и р21 обаче са значително по-високи в клетките, третирани с високи дози лептин, отколкото в контролната група. По-ниските нива на деацетилаза Sirt1 p53 често са свързани с медиирано от p53 стареене. Експресията на Sirt1 е значително по-ниска в клетките, третирани с високи дози лептин, отколкото в контролните клетки, а нивата на ацетилиран р53 също са по-високи в тези клетки. Лептинът може да предизвика стареене в CPC, като активира пътя p53/p21 и инхибира Sirt1.
Лептинът индуцира CPC стареене чрез активиране на p53/p21 пътя
Извършихме поредица от тестове за инхибиране на пътя, за да изследваме допълнително ролята на p53/p21 пътя в CPC стареене. CPCs бяха третирани с висока доза лептин и или p38 инхибитор SB203580, или p53 инхибитор PFT-a, и ефектите от тяхното инхибиране бяха анализирани (Фигура 4а). Клетъчното стареене се оценява чрез определяне на процента на SA- β -Gal-положителни клетки. Инхибиторът на р38 SB203580 няма очевиден ефект върху процента на SA-β -Gal положителни клетки, но клетките, третирани с р53 инхибитора PFT-a, показват значително по-нисък процент на клетки, белязани с SA-β -Gal (Фигури 4b). и С). Инхибиторите p53 и p-p38 не успяват да увеличат процента на стареещите клетки. Тези резултати показват, че лептинът предизвиква стареене в CPCs чрез активиране на p53/p21 пътя.