Сигналы TGF-β/Smad3 подавляют гипертрофическую дифференцировку хондроцитов и необходимы для поддержания суставного хряща

Эндохондральное окостенение начинается с конденсации и дифференцировки мезенхимных клеток в хрящевую ткань. Затем хрящ проходит стадии пролиферации клеток, гипертрофической дифференцировки, кальцификации и апоптоза, после чего замещается костью. В отличие от большинства видов хряща, суставной хрящ в норме не достигает стадии терминальной гипертрофической дифференцировки. В этом исследовании показано, что сигналы TGF-β/Smad3 подавляют терминальную гипертрофическую дифференцировку хондроцитов и необходимы для поддержания суставного хряща. У мутантных мышей, гомозиготных по целевой делеции экзона 8 гена Smad3 (Smad3(ex8/ex8)), развивалось дегенеративное заболевание суставов, сходное с остеоартрозом у человека. Оно характеризовалось прогрессирующей утратой суставного хряща, образованием крупных остеофитов, снижением синтеза протеогликанов и патологическим увеличением числа хондроцитов, экспрессирующих коллаген X, в синовиальных суставах. Вскоре после отъёма от матери у мутантных мышей также наблюдалась усиленная терминальная дифференцировка хондроцитов эпифизарной пластинки роста. В системе культивирования эмбриональных зачатков плюсневых костей TGF-β1 значительно подавлял дифференцировку хондроцитов в зачатках дикого типа. Однако в зачатках костей, выделенных у мышей Smad3(ex8/ex8), это подавляющее действие было ослаблено. Полученные данные указывают на то, что сигналы TGF-β/Smad3 необходимы для подавления дифференцировки суставных хондроцитов. При отсутствии этих тормозящих сигналов хондроциты выходят из состояния покоя и подвергаются аномальной терминальной дифференцировке, что в конечном итоге приводит к остеоартрозу.