Исследователи из ETH Zurich и университетской больницы Бальгрист в Цюрихе совершили прорыв в понимании природы тендинопатий – заболеваний сухожилий, вызванных перегрузкой. Команда под руководством профессора ортопедической биомеханики Джесса Снедекера и профессора физических упражнений и здоровья Катриен Де Бок идентифицировала белок HIF1 как центральный молекулярный фактор, запускающий патологические изменения в сухожильной ткани.
«Сухожилия принципиально подвержены перенапряжению. Они должны выдерживать большие нагрузки, при этом все силы наших мышц концентрируются в относительно тонких сухожилиях, которые передают эти силы в движение нашего скелета», – поясняет профессор Джесс Снедекер.
Тендинопатии относятся к наиболее частым причинам обращения к ортопедам, но терапевтические возможности остаются крайне ограниченными. Физиотерапия помогает лишь в легких случаях, тогда как при серьезных поражениях она практически бессильна. Именно поэтому ученые стремились найти фундаментальные механизмы развития этих заболеваний.
От корреляции к причинно-следственной связи
До недавнего времени было известно, что белок HIF1 присутствует в повышенных концентрациях в пораженных сухожилиях. Однако оставался открытым ключевой вопрос: является ли это повышение просто сопутствующим явлением или же именно HIF1 непосредственно вызывает заболевание?
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи провели серию экспериментов на мышах и использовали образцы сухожильной ткани человека. Часть белка HIF1 функционирует как фактор транскрипции, регулирующий активность генов в клетках. Ученые либо постоянно активировали этот белок, либо полностью его отключали у подопытных животных.
Результаты оказались впечатляющими и однозначными. Мыши с постоянно активированным HIF1 демонстрировали развитие заболеваний сухожилий даже без какой-либо перегрузки. В то же время животные, у которых HIF1 был деактивирован в сухожилиях, не показывали признаков тендинопатии даже при интенсивных нагрузках.
Дальнейшие эксперименты как на мышиных моделях, так и с клетками сухожилий человека, полученными исследователями во время операций в больнице, позволили детально описать патологический процесс. Повышенный уровень HIF1 в ткани запускает разрушительную перестройку структуры сухожилий.
В коллагеновых волокнах, формирующих основу сухожильной архитектуры, образуется избыточное количество поперечных связей. Грета Москини, аспирантка в исследовательских группах Де Бока и Снедекера и ведущий автор работы, объясняет последствия: «Это делает сухожилия более хрупкими и ухудшает их механическую функцию».
Параллельно происходит врастание кровеносных сосудов и нервных окончаний в сухожильную ткань, где их в норме быть не должно. По словам Москини, именно этот процесс может объяснять интенсивную боль, характерную для тендинопатии.
Время – решающий фактор
Открытие швейцарских ученых имеет важное практическое значение для стратегии лечения. Профессор Снедекер подчеркивает критическую важность раннего вмешательства.
«Наше исследование не только дает новое понимание того, как развивается это заболевание, но и показывает, насколько важно лечить проблемы с сухожилиями на ранних стадиях», – отмечает он.
Особенно актуально это для молодых спортсменов, которые часто сталкиваются с тендинопатиями. На начальных этапах проблемы еще поддаются коррекции. Однако со временем картина меняется драматически.
Повреждения, вызванные активностью HIF1 в сухожильной ткани, имеют свойство накапливаться и на определенном этапе становятся необратимыми. В таких запущенных случаях физиотерапия уже не приносит облегчения, и единственным доступным методом лечения остается хирургическое удаление пораженного участка сухожилия.
Перспективы новых методов лечения
Идентификация HIF1 как ключевого молекулярного фактора естественным образом поднимает вопрос о возможности создания лекарственных препаратов, способных деактивировать этот белок и тем самым предотвратить или вылечить заболевания сухожилий. Однако задача оказывается непростой.
Профессор Катриен Де Бок объясняет сложность ситуации: во многих органах человеческого тела HIF1 выполняет важнейшую физиологическую функцию – обнаружение недостатка кислорода (гипоксии) и запуск адаптационных механизмов. «Отключение HIF1 во всем организме, вероятно, приведет к побочным эффектам», – предупреждает исследователь.
Теоретически возможна разработка методов, которые специфически деактивируют HIF1 исключительно в сухожильной ткани, не затрагивая другие органы. Однако Де Бок считает более перспективным альтернативный подход – детальное изучение биохимических процессов, связанных с HIF1 на клеточном уровне.
Такое исследование может помочь выявить другие молекулы, на которые воздействует или которые контролируются HIF1. Некоторые из этих молекул могут оказаться более подходящими мишенями для терапевтического вмешательства при тендинопатии, обеспечивая эффективность лечения при минимальных побочных эффектах.
Исследовательская команда уже приступила к следующему этапу работы. Ученые буду искать потенциальные терапевтические мишени в сигнальных путях, связанных с HIF1. Это фундаментальное открытие открывает новую главу в лечении тендинопатий и дает надежду миллионам людей, страдающих от хронической боли в сухожилиях.
