Inflammationsmediatorers betydelse vid osteoarthrit (OA) hos häst.

Summering av slutrapport

Sammanfattning av slutrapport

Inflammation i leder är den vanligaste anledningen till att tävlingshästar blir halta. Orsaken är oftast att en led överbelastas när hästen springer och en inflammation uppstår, som innebär gradvis nedbrytning av ledbrosket och slutligen kronisk hälta. Vår forskning koncentreras kring de tidiga sjukdomsmekanismerna för att i framtiden kunna upptäcka skadan tidigt med hjälp av biomarkörer och med tidig behandling kunna stoppa nedbrytningen av vävnaden i leden.

Vi har med avancerad proteomik-teknik visat att inflammation leder till fragmentering av broskmatrix och att dessa fragment ses i hög koncentration vid sjuklig nedbrytning och finns i låg koncentration vid normal nedbrytning och uppbyggnad av ledbrosket. Vi har påvisat stamceller i hästens ledbrosk, vilka kan ha stor betydelse vid läkning av tidiga ledbroskskador.

Projektet har också påbörjat en fördjupad undersökning om behandling med autologt konditionerat serum (ACS) kan innebära en hämning av inflammationen vid osteoartrit.

Populärvetenskaplig sammanfattning

Syfte med studien

Osteoartrit (OA) är en ledsjukdom med en låggradig inflammation närvarande under delar av sjukdomsförloppet. Sjukdomen drabbar en stor del av hästpopulationen och är den vanligaste orsaken till hälta hos våra sporthästar.

Ett centralt problem vid diagnostik av OA är avsaknaden av metoder för att identifiera och kartlägga de mekanismer som leder till vävnadsdestruktionen som kännetecknar ledskadan. Det har tidigare inte varit möjligt att påvisa och kartlägga de tidiga händelser som leder till avancerad vävnadsnedbrytning och som representerar de faser av processen där terapimöjligheter skulle vara optimala.

Projektet syftar till att utveckla specifika markörer (matrixfragment) som identifierar molekylära händelser i ledens broskmatrix och som kan detekteras och mätas i ledvätska och blod vid tidig OA hos häst.

En nytt klyvningställe på COMP, en viktig molekyl i ledbrosket, som kan kopplas till inflammationen vid OA och som kan mätas i ledvätska/serum, har tagits fram via ”discovery-proteomics” på häst. Flera nedbrytningsprodukter från brosket har identifierats i en inflammations-modell och tanken är att dessa skall ligga till grund för utvecklandet av en panel (multi-plattform) av biomarkörer. Panelen av biomarkörer kommer att användas för diagnos av sjukdomen i ett tidigt stadium för att följa och prognostisera sjukdomsförloppet, vilket helt saknas idag.

Specifika terapimetoder som syftar till att förhindra eller hämma sjukdomsförloppet av OA saknas helt idag. Flera olika ”nya” behandlingsalternativ, vilka innefattar injektion av stamceller och autologt konditionerat serum IRAP (ACS) används utan att den exakta bakomliggande mekanismen är känd.

OA, ibland kallad artros, är den vanligaste orsaken till ledsmärta med hälta hos sporthästar. Halta hästar presterar sämre med påföljande kostsam behandling, rehabilitering eller slakt. I ett senare skede, då leddestruktion föreligger, kan radiologisk undersökning användas.

Vår hypotes är att unika fragment frisätts till ledvätska/serum i olika stadier av OA. Om ledskador kan förebyggas och minimeras hos våra tävlingshästar, kommer detta att resultera i en friskare och hållbarare häst. Vid en uppkommen ledskada (OA) är det väsentligt för hästens framtida karriär, att kunna prognostisera utvecklingen av skadan.

Resultat

Inflammation i tidig OA leder till fragmentering av molekyler i broskmatrix och vid patologisk nedbrytning har unika fragment påvisats med avancerad proteomik. I en inflammationsmodell har vi kunnat påvisa att en sönderdelning av broskets molekyler sker efter ett mönster med unika proteinfragment vid olika tidsintervall. Vissa fragment ses tidigt och andra i ett senare skede, där det kollagena nätverket har havererat.

Utvärderingen av ACS-behandlingen är inte slutförd, men preliminärt påvisades lika hög koncentration av IL-1receptor-antagonisten i både konditionerat serum som normal icke-behandlat serum från samma häst.

Vi har också påvisat broskceller, som uttrycker STRO-1, vilket talar förstamcells-karaktär, i tillväxtbrosk och ledbrosk.

Metod – mycket kort

Vi har använt en inflammationsmodell där vi antingen stimulerar broskceller eller bitar av ledbrosk (explant) med inflammationscytokinen interleukin-1ß under 24 dagar. Vissa fragment har använts för att tillverka antikroppar som sedan legat till grund för en analysmetod (ELISA) som nu håller på att testas på ledvätska och serum från friska och halta hästar.

I ett försök att hämma inflammationen har vi också behandlat brosket med ACS och normalt icke-konditionerat serum från samma häst.

Mirkoskopiska undersökningar med fluorescerande antikroppar riktade mot specifika broskmolekyler och signalvägar har gjorts på tillväxtbrosk från hästfoster, föl och unghästar.

Slutsatser med nytta för och råd till näringen

De tidigt påvisade unika fragmenten i inflammationsmodellen har använts för framställande av analysmetoder som kan mäta förekomst och koncentrationen av fragmenten i ledvätska från hästar. Dessa analyser kommer att kunna användas för tidig diagnos av OA, med insättande av behandling, miljöförbättring med ändrat underlag och aktivitet för djuren, för att undvika leddestruktion med smärta och lidande.

Påvisandet av broskceller med stamcells-karaktär i ledbroket kan ha betydelse för läkning av tidiga ledbrosk-skador, eftersom dessa celler kan stimuleras till att dela sig och bilda ny frisk broskvävnad. Stamcells-behandling finns redan idag, men då används celler från benmärgen. Benmärgsceller har alltid en potential att utvecklas till annan celltyp än brosk, och kan i sämsta fall bilda benvävnad eller övergå och bli fettceller. De celler som vi påvisat i tillväxtbrosket och ledbrosket är helt klart aktiva celler som bildar korrekt broskvävnad.

Behandling av halta hästar med autologt konditionerat serum (ACS) har diskuterats mycket, eftersom den exakta effekten av detta serum inte är känt. Med hjälp av våra studier kommer vi att kunna visa vad som händer med inflammationen och broskfragmenteringen vid ACS-behandling. Förshoppningsvis kan vi också visa vad ACS egentligen innehåller för faktorer som kan påverka inflammationen och broskskadan vid OA hos häst.