Коронавірусна хвороба 2019 року (COVID-19) являє собою вагому загрозу здоров’ю людей. На сьогодні, актуальним питанням є прогнозування перебігу хронічних захворювань у людей, які перехворіли коронавірусною інфекцією. Остеоартрит є хронічним дегенеративним захворюванням суглобів. Показано, що це захворювання може бути викликано різними чинниками, а саме: впливом оксидативного стресу, гіперхолестеринемією, підвищеною агрекан-деградуючою активністю специфічних протеїназ на фоні порушення певного ендоцитарного шляху, тощо. Тому метою роботи було проаналізувати експресію генів OLR1, ACAN та LRP1 у клітинах синовіальної оболонки хворих на остеоартрит після SARS-CoV2-інфекції. У дослідженні брали участь 60 чоловіків у віці від 50 до 55 років. Добровольці були поділені на наступні групи: перша група (n = 20) – умовно здорові люди, друга група (n = 20) – пацієнти з остеоартритом колінних суглобів II–III ступеню, третю групу – склали 20 пацієнтів з остеоартритом колінних суглобів II–III ступеню, які перехворіли COVID-19. Концентрацію холестеролу у плазмі крові людей визначали фер-ментативним методом за допомогою діагностичного набору реагентів. Інтенсивність генерації супероксидного аніон-радикалу в синовіальній рідині вимірювали за накопиченням ХТТ-формазану. Рівень експресії генів OLR1, ACAN та LRP1 у клітинах синовіальної оболонки колінних суглобів встановлювали за допомогою кількісної ЗT-ПЛР у реальному часі. Було виявлено зростання рівня експресії гена OLR1 більшою мірою у клітинах синовіальної оболонки хворих на остеоартрит, які перехворіли COVID-19, порівняно з групою хворих на остеоартрит колінних суглобів на тлі інтенсивнішого збільшення як концентрації холестеролу у плазмі крові, так і активування вільнорадикальних процесів (зростання вмісту супероксидного аніон-радикалу) у синовіальній рідині пацієнтів з остеоартритом після SARS-CoV2-інфекції. Це може бути пов’язано зі збільшенням загальносистемного запалення внаслідок реагування організму на вірус. У той же час було показано більш суттєве зниження рівня експресії гена ACAN у клітинах синовіальної оболонки хворих на остеоартрит, які перехворіли COVID-19, у порівнянні з групою хворих на остеоартрит колінних суглобів. Це вказує на більш потужну активацію деструктивних процесів у клітинах після перенесеної інфекції, і також може бути опосередковано зменшенням рівня експресії гена LRP1, що, у свою чергу, здатне спричинювати подальше прогресування захворювання. Розуміння чітких механізмів формування більш важкого перебігу остеоартриту та можливого розвитку ускладнень у пацієнтів із пост-COVID-19 синдромом на прикладі функціонування як системи LOX1/ox-LDL, так і LRP1-ендоцитарного шляху потребує подальших досліджень.
Ключові слова: SARS-CoV-2, експресія генів ACAN, LRP1, OLR1, остеоартрит, холестерол, супероксидний аніон-радикал
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
Afifi, A.E.A., Shaat, R.M., Gharbia, O.M., et al., Osteoarthritis of knee joint in metabolic syndrome, Clin. Rheumatol., 2018, vol. 37, pp. 2855–2861. https://doi.org/10.1007/s10067-018-4201-4
Baudart, P., Louati, K., Marcelli, C., et al., Association between osteoarthritis and dyslipidaemia: a systematic literature review and meta-analysis, RMD Open, 2017, vol. 3, no. 2, pp. 1–12. https://doi.org/10.1136/rmdopen-2017-000442
Bierma-Zeinstra, S.M.A. and Waarsing, J.H., The role of atherosclerosis in osteoarthritis, Best Pract. Res. Clin. Rheumatol., 2017, vol. 31, pp. 613–633. https://doi.org/10.1016/j.berh.2018.08.006
Chomczynski, P. and Sacchi, N., Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction, Anal. Biochem., 1987, vol. 162, no. 1, pp. 156–159. https://doi.org/10.1006/abio.1987.9999
Cook, M.J., Sorial, A.K., Lunt, M., et al., Effect of timing and duration of statin exposure on risk of hip or knee revision arthroplasty: a population-based cohort study, J. Rheumatol., 2020, vol. 47, pp. 441–448. https://doi.org/10.3899/jrheum.180574
Coveney, C.R., Collins, I., Mc Fie, M., et al., Cilia protein IFT88 regulates extracellular protease activity by optimizing LRP-1-mediated endocytosis, FASEB J., 2018, vol. 32, pp. 6771–6782. https://doi.org/10.1096/fj.201800334
Farnaghi, S., Prasadam, I., Cai, G., et al., Protective effects of mitochondria-targeted antioxidants and statins on cholesterol-induced osteoarthritis, FASEB J., 2017, vol. 31, pp. 356–367. https://doi.org/10.1096/fj.201600600R
Gasmi, A., Tippairote, T., Mujawdiya, P.K., et al., Neurological Involvements of SARS-CoV2 Infection, Mol. Neurobiol., 2021, vol. 58, no. 3, pp. 944–949. https://doi.org/10.1007/s12035-020-02070-6
Hashimoto, Ê. and Akagi, J.Ì., The role of oxidation of low-density lipids in pathogenesis of osteoarthritis: A narrative review, Int. Med. Res., 2020, vol. 48, no. 6, p. 0300060520931609. https://doi.org/10.1177/0300060520931609
Huet, A., Dvorshchenko, K., Korotkyi, O., et al., Expression of Nos2 and Acan genes in rat knee articular cartilage in osteoarthritis, Cytol. Genet., 2019, vol. 53, no. 6, pp. 481–488. https://doi.org/10.3103/S0095452719060021
Jaabar, I.L., Cornette, P., Miche, A., et al., Deciphering pathological remodelling of the human cartilage extracellular matrix in osteoarthritis at the supramolecular level, Nanoscale, 2022, vol. 14, pp. 8691–8708. https://doi.org/10.1039/D2NR00474G
Kanata, S., Akagi, M., Nishimura, S., et al., Oxidized LDL binding to LOX-1 upregulates VEGF expression in cultured bovine chondrocytes through activation of PPAR-γ, Biochem. Biophys. Res. Commun., 2006, vol. 348, pp. 1003–1010. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2006.07.133
Krawetz, R.J., Wu, Y.E., Bertram, K.L., et al., Synovial mesenchymal progenitor derived aggrecan regulates cartilage homeostasis and endogenous repair capacity, Cell Death Dis., 2022, vol. 13, p. 470. https://doi.org/10.1038/s41419-022-04919-1
Lai, Q., Spoletini, G., Bianco, G., et al., SARSCoV2 and immunosuppression: A double-edged sword, Transpl. Infect. Dis., 2020, vol. 22, no. 6, p. e13404. https://doi.org/10.1111/tid.13404
Lauwers, M., Au, M., Yuan, S., et al., COVID-19 in joint ageing and osteoarthritis: current status and perspectives, Int. J. Mol. Sci., 2022, vol. 23, no. 2, p. 720. https://doi.org/10.3390/ijms23020720
Li, X., Wang, X., Hu, Z., et al., Possible involvement of the oxLDL/LOX-1 system in the pathogenesis and progression of human intervertebral disc degeneration or herniation, Sci. Rep., 2017, vol. 7, p. 7403. https://doi.org/10.1038/s41598-017-07780-x
Livak, K. and Schmittgen, T., Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method, Methods, 2001, vol. 25, no. 4, pp. 402–408. https://doi.org/10.1006/meth.2001.1262
Lowry, O.H., Rosebrough, N.J., Farr, A.L., et al., Protein measurement with the Folin phenol reagent, J. Biol. Chem., 1951, vol. 193, no. 1, pp. 265–275. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)52451-6
McConnell, S., Kolopack, P., and Davis, A.M., The Western Ontario and McMaster universities osteoarthritis index (WOMAC): A review of its utility and measurement properties, Arthritis Care Res., 2001, vol. 45, no. 5, pp. 405–472. https://doi.org/10.1002/1529-0131(200110)45:5<453::aid-art365>3.0.co;2-w
Nishimura, S., Akagi, M., Yoshida, K., et al., Oxidized low-density lipoprotein (Ox-LDL) binding to lectinlike Ox-LDL receptor-1 (LOX-1) in cultured bovine articular chondrocytes increases production of intracellular reactive oxygen species (ROS) resulting in the activation of NF-kB, Osteoarthritis Cartilage, 2004, vol. 12, pp. 568–576. https://doi.org/10.1016/j.joca.2004.04.005
Oliviero, F., Lo Nigro, A., Bernardi, D., et al., A comparative study of serum and synovial fluid lipoprotein levels in patients with various arthritides, Clin. Chim. Acta, 2012, vol. 413, pp. 303–307. https://doi.org/10.1016/j.cca.2011.10.019
Rezuș, E., Cardoneanu, A., Burlui, A., et al., C The link between inflammaging and degenerative joint diseases, Int. J. Mol. Sci., 2019, vol. 20, p. E614. https://doi.org/10.3390/ijms20030614
Scilabra, S.D., Yamamoto, K., Pigoni, M., et al., Dissecting the interaction between tissue inhibitor of metalloproteinases-3 (TIMP-3) and low density lipoprotein receptor-related protein-1 (LRP-1): development of a “TRAP” to increase levels of TIMP-3 in the tissue, Matrix Biol., 2016, vol. 59, pp. 69–79. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2016.07.004
Sutherland, M.W. and Learmonth, B.A., The tetrazolium dyes MTS and XTT provide new quantitative assays for superoxide and superoxide dismutase, Free Radical Res., 1997, vol. 27, no. 3, pp. 283–289. https://doi.org/10.3109/10715769709065766
Veronese, N., Koyanagi, A., Stubbs, B., et al., Statin use and knee osteoarthritis outcomes: a longitudinal cohort study, Arthritis Care Res. (Hoboken), 2019, vol. 71, pp. 1052–1058. https://doi.org/10.1002/acr.23735
Walters, Ì., Skovgaard, K., Andersen, P.H., et al., Dynamics of local gene regulations in synovial fluid leukocytes from horses with lipopolysaccharide-induced arthritis, Vet. Immunol. Immunopathol., 2021, vol. 141, p. 110325. https://doi.org/10.1016/j.vetimm.2021.110325
Yamamoto, Ê., Owen, Ê., Parker, À.E., et al., Low density lipoprotein receptor-related protein 1 (LRP1)-mediated endocytic clearance of a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs-4(ADAMTS-4): functional differences of non-catalytic domains of ADAMTS-4 and ADAMTS-5 in LRP1 binding, J. Biol. Chem., 2014, vol. 289, no. 10, pp. 6462–6474. https://doi.org/10.1074/jbc.M113.545376
Yamamoto, K., Santamaria, S., Botkjaer, K.A., et al., Inhibition of shedding of low-density lipoprotein receptor-related protein 1 reverses cartilage matrix degradation in osteoarthritis, Arthritis Rheumatol., 2017, vol. 69, pp. 1246–1256. https://doi.org/10.1002/art.40080
Yamamoto, K., Scavenius, C., Meschis, M.M., et al., Uncovering the ligandome of low-density lipoprotein receptor-related protein 1 in cartilage: a top-down approach to identify therapeutic targets, bioRxiv, 2022. https://doi.org/10.1101/2022.03.02.482546
Yamamoto, K., Wilkinson, D., and Bou-Gharios, G., Targeting dysregulation of metalloproteinase activity in osteoarthritis, Calcif. Tissue Int., 2021, vol. 109, no. 3, pp. 277–290. https://doi.org/10.1007/s00223-020-00739-7
Yucesoy, B., Charles, L.E., Baker, B., et al., Occupational and genetic risk factors for osteoarthritis: a review, Work, 2015, vol. 50, pp. 261–273. https://doi.org/10.3233/WOR-131739
Zushi, S., Akagi, M., Kishimoto, H., et al., Induction of bovine articular chondrocyte senescence with oxidized low-density lipoprotein through lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor 1, Arthritis Rheum., 2009, vol. 60, pp. 3007–3016. https://doi.org/10.1002/art.24816