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Commun Biol:關節炎相關基因或能再生機體關節和生長板中的軟骨

IL-6蛋白家族有一個壞名聲,即其能促進機體炎症、關節炎、自身免疫性疾病甚至癌症的發生。近日一篇發表在國際雜誌Communications Biology上題為“gp130/STAT3 signaling is required for homeostatic proliferation and anabolism in postnatal growth plate and articular chondrocytes”的研究報告中,來自南加利福尼亞大學等機構的科學家們透過研究揭示了IL-6和相關基因對於在關節和生長版中維持和再生軟骨的重要性,其或能促進兒童的骨骼生長髮育。

Commun Biol:關節炎相關基因或能再生機體關節和生長板中的軟骨

STAT3或能調節人類胎兒軟骨細胞的合成代謝基因和小鼠的體型。

研究者Denis Evseenko表示,本文研究中我們首次發現,IL-6家族或許是維持骨骼幹祖細胞所需要的,而且對於關節和脊柱的健康生長及其功能至關重要;此前研究人員認為,在骨骼肌研究領域中,IL-6幾乎只與關節炎、骨骼和肌肉損失以及其它慢性炎性疾病有關;而本文研究則揭示了炎症和再生之間的關聯,並有望幫助解釋為何在慢性炎症疾病中幹祖細胞會耗竭。

文章中,研究人員仔細分析了被IL-6啟用的關鍵基因STAT3,在實驗室培養的人類細胞和小鼠機體中,STAT3對於關節和生長板中軟骨形成細胞的增殖、生存、成熟和再生至關重要;當該基因停止發揮功能時,軟骨形成細胞的功能就會隨著時間推移變得越來越差,從而就會導致機體體型變小,生長板過早融合,骨骼發育不全以及關節軟骨的輕度退化。

當小鼠機體中缺乏一種名為gp130(糖蛋白130)的蛋白時,小鼠就會經歷同樣的問題,所有IL-6蛋白都能被用來啟用STAT3,而失活另外一種名為Lifr的基因或許就會產生類似但較為溫和的骨骼和軟骨改變,Lifr基因能夠編碼一種特殊蛋白,該蛋白會與gp130聯合從而識別名為Lif 的IL-6蛋白。在缺乏gp130的小鼠中,研究人員能透過過度啟用STAT3來恢復其正常的生長板,儘管這會引起軟骨的過度生長,從而導致其它骨骼異常等疾病。

有趣的是,研究人員注意到了明顯的性別相關差異,當STAT3停止發揮功能時,相比雄性而言,雌性就會經歷更為嚴重的軟骨和骨骼改變,為了理解其中的原因,研究人員改變了小鼠機體中的雌激素水平,以及實驗室培養的豬軟骨細胞,在這兩種情況下,雌激素都會增加STAT3的水平和活性,這就表明,雌性或許更依賴於該基因。本文研究對於利用現有的能抑制STAT3功能的藥物來抑制機體炎症和自身免疫性疾病具有重要的臨床意義,這些藥物或許還會干擾軟骨的生長和再生。

Commun Biol:關節炎相關基因或能再生機體關節和生長板中的軟骨

相反,研究人員利用其對STAT3即相關基因和蛋白質的細微差異的理解,開發出了一種高度靶向性的藥物,其或能潛在再生關節軟骨,而並不會誘發炎症,這種藥物或許很快會在人類臨床試驗中進行測試。研究者Evseenko表示,本文研究結果真正改變了當前的模式,並挑戰了該研究領域存在的觀點,即IL-6、STAT3和相關基因及蛋白質不僅會影響炎症,還會再生影響關節軟骨的再生。

綜上,本文研究結果表明,相關研究資料或許描述了一種能調節軟骨細胞維持和輸出的分子迴路,同時揭示了IL-6家族細胞因子在骨骼系統中的關鍵積極性功能,這對於骨骼發育和再生或許具有直接的影響。

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