Niedotlenienie a nieprawidłowości krążka międzykręgowego
Bóle dolnych pleców dotykają 80% ogółu ludności, co oznacza, że należą do najpoważniejszych problemów społeczno-ekonomicznych w krajach uprzemysłowionych. Przyczyną tego problemu jest zwyrodnienie krążka międzykręgowego i postępujący zanik jądra miażdżystego. Oba te zaburzenia podlegają obecnie badaniom. Komórki progenitorowe w obrębie krążka międzykręgowego są narażone na hipoksję, czyli niedotlenienie. Przystosowanie do hipoksji jest krytycznym zdarzeniem regulowanym przez szereg czynności komórkowych. W ramach finansowanego przez UE projektu DISKOMICE (Diskomice) prowadzono badania nad rolą czynników indukowanych hipoksją (HIF) w rozwoju krążka międzykręgowego i płytki wzrostowej chrząstki. To czteroletnie badanie koncentrowało się na mechanizmach molekularnych proliferacji, przeżycia i różnicowania komórek jądra miażdżystego podczas procesów rozwojowych i zwyrodnieniowych. Naukowcy opracowali zmodyfikowane genetycznie myszy, aby swoiście dezaktywować geny podczas rozwoju embrionalnego, wzrostu i starzenia. Projekt DISKOMICE pozwolił udowodnić, że białko Hippla-Lindaua jest niezbędnym regulatorem morfogenezy kości. Utrata tego enzymu, który w prawidłowej tkance kieruje HIF do proteasomu w celu degradacji, znacząco zmieniała wielkość, kształt i ogólny przebieg rozwoju elementów szkieletu. Powodowało to też strukturalne nieprawidłowości płytki wzrostowej chrząstki związane z zaburzeniami proliferacji. Powstający fenotyp był związany z opóźnieniami w kostnieniu tkanki chrzęstnej. Utrata HIF-1 wiązała się z postępującym zanikiem jądra miażdżystego i zastępowaniem go nową tkanką przypominającą chrząstkę włóknistą. Zmutowane komórki jądra miażdżystego masowo umierały i były zastępowane odmienną linią komórkową. Testy biomechaniczne zmutowanych krążków międzykręgowych umożliwiły określenie skutków czynnościowych delecji HIF-1 w jądrze miażdżystym. Ustalono, że utrata jądra miażdżystego w zmutowanych myszach znacząco pogarszała właściwości biomechaniczne krążków międzykręgowych i ograniczała zdolność do absorbowania obciążenia mechanicznego. Modele mysie opracowane przez uczestników projektu DISKOMICE naśladowały zwyrodnienie krążków międzykręgowych u ludzi, przy postępującym zaniku struktury jądra miażdżystego. Model ten jest zatem przydatnym narzędziem do opracowywania nowych komórkowych strategii narzędzi naprawy tkanek oraz określania nowych celów molekularnych. Projekt DISKOMICE przyczyni się do zdobycia przez Europę pozycji lidera w dziedzinie medycyny regeneracyjnej.
Słowa kluczowe
Patologia krążka międzykręgowego, jądro miażdżyste, DISKOMICE, czynniki indukowane hipoksją, białko von Hippela-Lindaua
