Сукцинат-рецепторная система костно-хрящевой ткани у пациентов с метаболическим фенотипом остеоартрита

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Введение. Остеоартрит (OA) возникает в результате нарушения сложной системы биохимической и молекулярной обратной связи в структурах сустава. Это гетерогенная патология с широким спектром патогенетических связей, которые приводят к смежным результатам совместного разрушения. До недавнего времени основное внимание в изучении обменных процессов при ОА уделялось состоянию хряща, однако все больший интерес для исследователей представляет биохимия сигнальной функции субхондральной кости.

Цель работы – изучить особенности локализации сукцинат-рецепторной системы костно-хрящевой ткани у больных с метаболическим фенотипом остеоартрита.

Материал и методы. В исследовании приняло участие 42 пациента, которые были разделены на две группы: 1-я группа – пациенты без суставной патологии и нормальным индексом массы тела; 2-я группа – пациенты с метаболическим фенотипом ОА.
У испытуемых проводили сбор жалоб, анамнеза, а также общеклинический и ортопедический осмотр. В митохондриях и нативных гомогенатах костно-хрящевой ткани определяли активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ), уровни сукцината и его рецептора (SUCNR1).

Результаты. Во 2-й группе выявлено увеличение экспрессии SUCNR1 по всем исследуемым зонам сустава в сравнении с 1-й группой. Во 2-й группе отличия носили тканеспецифичный характер распределения SUCNR1 с преимущественным увеличением количества рецептора в субхондральной кости по сравнению с нагружаемой (р=0,031) и ненагружаемой (р=0,001) зонами хряща. В 1-й группе исследуемые зоны хряща и кости не отличались по количеству SUCNR1 между собой. В группе пациентов метаболического фенотипа ОА обнаружено увеличение сукцината митохондрий как в субхондральной костной ткани, так и в разных зонах хряща по сравнению с 1-й группой. Полученные конечные показатели активности СДГ митохондрий исследуемых зон сустава оказались низкими в обеих группах, однако относительно высокая активность фермента отмечалась в субхондральной зоне кости группы метаболического фенотипа ОА.

Выводы. У пациентов с метаболическим фенотипом ОА наблюдается высокая экспрессия SUCNR1 в тканях сустава, которая носит тканеспецифичный характер с преимущественным увеличением количества SUCNR1 в субхондральной кости. Обнаружены более высокие уровни сукцината в субхондральных отделах кости и хрящевых зонах суставов у пациентов с метаболическим фенотипом ОА. Предполагается, что сукцинат-рецепторное взаимодействие в пораженных суставах при ОА носит адаптационный характер.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. Р. Шодиев

Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Автор, ответственный за переписку.
Email: shodiev.dima@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4530-2964
SPIN-код: 3556-4398

аспирант, кафедра биохимии с курсом КЛД ФДПО

Россия, Рязань

В. И. Звягина

Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: vizvyagina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2800-5789
SPIN-код: 7553-8641
Scopus Author ID: 57189726173

д.м.н., доцент кафедры биохимии

Россия, Рязань

М. Н. Рябова

Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: rmn62doc@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1707-2567
SPIN-код: 2077-3173

к.м.н., доцент кафедры общей хирургии, травматологии и ортопедии

Россия, Рязань

Ю. А. Марсянова

Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: yuliyamarsyanova@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0003-4948-4504
SPIN-код: 4075-3169

ассистент, кафедра биохимии

Россия, Рязань

Список литературы

  1. Каминский А.В., Матвеева Е.Л., Гасанова А.Г. и др. Анализ биохимических показателей сыворотки крови у больных с ревизионным эндопротезированием тазобедренного сустава и нарушением углеводного обмена. Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2023;11(1):5–14. https://doi.org/10.23888/HMJ20231115-14. [Kaminskiy A.V., Matveyeva E.L., Gasanova A.G. et al. Analysis of Biochemical Parameters of Blood Serum in Patients with Revision Hip Arthroplasty and Disorder of Carbohydrate Metabolism. Science of the young (Eruditio Juvenium). 2023;11(1):5–14. https://doi.org/10.23888/HMJ20231115-14. (In Russ.)]
  2. van Diepen J.A., Robben J.H., Hooiveld G.J. et al. SUCNR1-mediated chemotaxis of macrophages aggravates obesity-induced inflammation and diabetes. Diabetologia. 2017;60(7):1304–1313. doi: 10.1007/s00125-017-4261-z.
  3. Бельских Э.С., Урясьев О.М., Звягина В.И., Фалетрова С.В. Сукцинат и сукцинатдегидрогеназа моно-ядерных лейкоцитов крови как маркеры адаптации митохондрий к гипоксии у больных при обострении хронической обструктивной болезни легких. Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2020;28(1):13–20. doi: 10.23888/PAVLOVJ202028113-20. [Belskikh E.S., Uryasiev O.M., Zvyagina V.I., Faletrova S.V. Succinate and succinate dehydrogenase of mononuclear blood leukocytes as markers of adaptation of mitochondria to hypoxia in patients with exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease. I.P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2020;28(1)13–20. doi: 10.23888/PAVLOVJ202028113-20. (In Russ.)].
  4. Tannahill G.M., Curtis A.M., Adamik J. et al. Succinate is an inflammatory signal that induces IL-1β through HIF-1α. Nature. 2013;496(7444):238–242. doi: 10.1038/nature11986.
  5. Li Y., Zheng J.Y., Liu J.Q. et al. Succinate/NLRP3 Inflammasome Induces Synovial Fibroblast Activation: Therapeutical Effects of Clematichinenoside AR on Arthritis. Front Immunol. 2016;7:532. doi: 10.3389/fimmu.2016.00532.
  6. Li Y., Liu Y., Wang C. et al. Succinate induces synovial angiogenesis in rheumatoid arthritis through metabolic remodeling and HIF-1α/VEGF axis. Free Radic Biol Med. 2018;126:1–14. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.07.009.
  7. Su W., Liu G., Liu X. et al. Angiogenesis stimulated by elevated PDGF-BB in subchondral bone contributes to osteoarthritis development. JCI Insight. 2020;5(8):e135446. doi: 10.1172/jci.insight.135446.
  8. Deen P.M., Robben J.H. Succinate receptors in the kidney. J Am Soc Nephrol. 2011;22(8):1416–1422. doi: 10.1681/ASN.2010050481.
  9. Macias-Ceja D.C., Ortiz-Masiá D., Salvador P. et al. Succinate receptor mediates intestinal inflammation and fibrosis. Mucosal Immunol. 2019;12(1):178–187. doi: 10.1038/s41385-018-0087-3.
  10. Lukyanova L.D., Kirova Y.I., Germanova E.L. Specific Fea-tures of Immediate Expression of Succinate-Dependent Re-ceptor GPR91 in Tissues during Hypoxia. Bull Exp Biol Med. 2016;160(6):742–747. doi: 10.1007/s10517-016-3299-0.
  11. Keiran N., Ceperuelo-Mallafré V., Calvo E. et al. SUCNR1 controls an anti-inflammatory program in macrophages to regulate the metabolic response to obesity. Nat Immunol. 2019;20(5):581–592. doi: 10.1038/s41590-019-0372-7.
  12. Huang Z., He Z., Kong Y.et al. Insight into osteoarthritis through integrative analysis of metabolomics and transcriptomics. Clin Chim Acta. 2020;510:323–329. doi: 10.1016/j.cca.2020.07.010.
  13. Gavriilidis C., Miwa S., von Zglinicki T. et al. Mitochondrial dysfunction in osteoarthritis is associated with down-regulation of superoxide dismutase 2. Arthritis Rheum. 2013;65(2):378–387. doi: 10.1002/art.37782.
  14. Rushton M.D., Reynard L.N., Barter M.J. et al. Characterization of the cartilage DNA methylome in knee and hip osteoarthritis. Arthritis Rheumatol. 2014;66(9):2450–2460. doi: 10.1002/art.38713.
  15. Bianco D., Todorov A., Čengić T. et al. Alterations of Subchondral Bone Progenitor Cells in Human Knee and Hip Osteoarthritis Lead to a Bone Sclerosis Phenotype. Int J Mol Sci. 2018;19(2):475. doi: 10.3390/ijms19020475.
  16. Мартиросов Э.Г., Николаев Д.В., Руднев С.Г. Технологии и методы определения состава тела человека. М.: Наука, 2006; 248 с. [Martirosov E.G., Nikolaev D.V., Rudnev S.G. Technologies and methods for determining the composition of the human body. M.: Nauka, 2006: 248 p. (In Russ)].
  17. Gallagher D., Heymsfield S.B., Heo M., et al. Healthy percentage body fat ranges: an approach for developing guidelines based on body mass index. Am J Clin Nutr. 2000;72(3):694–701. doi: 10.1093/ajcn/72.3.694.
  18. Zhang W., Doherty M., Peat G. et al. EULAR evidence-based recommendations for the diagnosis of knee osteoarthritis. Ann Rheum Dis. 2010 ;69(3):483–489. doi: 10.1136/ard.2009.113100.
  19. Верткин А.Л., Толстов С.Н. и др. Консенсус экспертов по междисциплинарному подходу к ведению, диагностике и лечению больных с метаболическим синдромом. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2013;12(6):41–82. [Vertkin A.L., Tolstov S.N. I dr.Experts’ consensus on the interdisciplinary approach towards the managmeht? Diag-nostics, and treatment of patients with metabolic syndrome. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2013;12(6):41–82. (In Russ.)].
  20. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен): учебное пособие / под ред. М.И. Прохоровой. Л.: Издательство 231 Ленинградского университета, 1982,327 с. [Methods of biochemical research (lipid and energy metabolism): textbook / edited by M.I. Prokhorova. L.: Publishing House 231 of Leningrad University, 1982. 327 p. (In Russ)]
  21. Fernández-Veledo S., Ceperuelo-Mallafré V., Vendrell J. Rethinking succinate: an unexpected hormone-like metabolite in energy homeostasis. Trends Endocrinol Metab. 2021;32(9):680–692. doi: 10.1016/j.tem.2021.06.003.
  22. Guo Y., Xu F., Thomas S.C. et al. Targeting the succinate receptor effectively inhibits periodontitis. Cell Rep. 2022;40(12):111389. doi: 10.1016/j.celrep.2022.111389.
  23. Littlewood-Evans A., Sarret S., Apfel V. et al. GPR91 senses extracellular succinate released from inflammatory macrophages and exacerbates rheumatoid arthritis. J Exp Med. 2016 Aug 22;213(9):1655–1662. doi: 10.1084/jem.20160061.
  24. Chouchani E.T., Pell V.R., Gaude E. et al. Ischaemic accumulation of succinate controls reperfusion injury through mitochondrial ROS. Nature. 2014;515(7527):431–435. doi: 10.1038/nature13909.
  25. Liu H., Li Z., Cao Y. et al. Effect of chondrocyte mitochondrial dysfunction on cartilage degeneration: A possible pathway for osteoarthritis pathology at the subcellular level. Mol Med Rep. 2019;20(4):3308–3316. doi: 10.3892/mmr.2019.10559.
  26. Maneiro E., Martín M.A., de Andres M.C., et al. Mitochondrial respiratory activity is altered in osteoarthritic human articular chondrocytes. Arthritis Rheum. 2003;48(3):700–708. doi: 10.1002/art.10837.
  27. Trounce I, Byrne E, Marzuki S. Decline in skeletal muscle mitochondrial respiratory chain function: possible factor in ageing. Lancet. 1989 Mar 25;1(8639):637–639. doi: 10.1016/s0140-6736(89)92143-0.
  28. Dröse S., Brandt U. Molecular mechanisms of superoxide production by the mitochondrial respiratory chain. Adv Exp Med Biol. 2012;748:145–169. doi: 10.1007/978-1-4614-3573-0_6.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Количество сукцинатного рецептора (SUCNR1) в гомогенатах тканей сустава у пациентов 1-й и 2-й групп, нг/мл: к – субхондральная кость; хн – хрящ нагружаемой зоны; хнн – хрящ ненагружаемой зоны (* – pк1-2<0,01; ** – pхн1-2<0,01; *** – pхнн1-2<0,01)

Скачать (20KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Количество сукцинатного рецептора SUCNR1 в гомогенатах тканей сустава у пациентов 2-й группы, нг/мл: к – субхондральная кость; хн – хрящ нагружаемой зоны; хнн – хрящ ненагружаемой зоны (* – pхн-к<0,01; ** – pхнн-к<0,01)

Скачать (16KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Содержание сукцината в митохондриях гомогенатов тканей сустава у пациентов 1-й и 2-й групп, мкмоль/мл: к – субхондральная кость; хн – хрящ нагружаемой зоны; хнн – хрящ ненагружаемой зоны (* – pк1-2<0,01; ** – pхн1-2<0,01; *** – pхнн1-2<0,01)

Скачать (22KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Корреляционный анализ уровня SUCNR1 субхондральной кости и процента жира в организме у пациентов с метаболическим фенотипом ОА

Скачать (58KB)
Метаданные

© ИД "Русский врач", 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах