Почему суставы человека уязвимее, чем у обезьян
Новое исследование связывает слабое место человеческого хряща с эволюционной перестройкой регуляции генов.
Международная группа под руководством исследователей Института Вейцмана и Киотского университета изучила не отдельный «ген плохих коленей», а то, как в человеческой линии изменилась работа участков ДНК, управляющих активностью генов. Учёные проверили 561 410 вариантов в промоторах и энхансерах и нашли 15 077 участков с отличающейся у человека регуляторной активностью. Затем результаты сверили на гибридных клетках человек–шимпанзе и человек–горилла, превращённых в предшественники костной и хрящевой ткани.
Самое заметное отличие оказалось связано с гликозаминогликанами — GAG. Это длинные сахарные цепи во внеклеточном матриксе хряща. Они помогают ткани связывать воду, сохранять упругость и переносить давление. В 139 образцах хряща от 42 людей и семи человекообразных обезьян исследователи измерили содержание сульфатированных GAG в восьми типах суставов. У человека их оказалось примерно втрое меньше в среднем, а в отдельных суставах — в 2,6–4 раза меньше.
Разница сохранялась в суставах с очень разной механической нагрузкой, поэтому одной привычкой ходить на двух ногах результат не объяснить. На уровне регуляции генов учёные обнаружили подавление путей синтеза GAG, в том числе изменения, затрагивающие CSGALNACT1 и ACAN — ген аггрекана, одного из главных белков хрящевого матрикса.
Дэвид Гокман из Института Вейцмана говорит о «драматическом эволюционном сдвиге» в составе человеческих суставов. Его коллега Надав Мишоль поясняет: изменились не сами молекулы GAG, а то, сколько их организм производит. Авторы связывают этот дефицит с меньшей способностью хряща амортизировать нагрузку и с более высокой уязвимостью к остеоартриту, дегенерации и грыжам межпозвонковых дисков.
Но формула «эволюция испортила суставы» была бы слишком простой. Исследования скелетов шимпанзе, горилл и бонобо уже показывали, что дегенеративные поражения позвоночника у них встречаются заметно реже, а различия связывали с биомеханической ценой прямохождения. В 2020 году работа в Cell добавила генетический уровень: эволюция человеческого колена меняла регуляцию хондроцитов, а некоторые участки, участвовавшие в адаптации к двуногой походке, пересекаются с современными рисками остеоартрита.
Новая работа не отменяет эту картину, а добавляет к ней молекулярный слой. Причём авторы осторожны в вопросе о том, почему снижение GAG закрепилось. Часть данных похожа на действие отбора, часть допускает ослабление отрицательного отбора. Версия о связи снижения GAG с особенностями развития и пластичности мозга обсуждается как возможный эволюционный компромисс, но непосредственно этим исследованием не доказана.
Иными словами, исследование не нашло единственной причины артроза и не показало, что болезненность суставов была «целью» эволюции. Оно обнаружило у человеческой линии исходно меньший биохимический запас амортизации хряща — вероятно, один из факторов, сделавших наши суставы более уязвимыми спустя годы нагрузки.
СОВЕТ ОТ РЕДАКЦИИ
Эволюционное объяснение не означает, что износ суставов неизбежен. Для здоровья суставов по-прежнему важны регулярная посильная активность и поддержание здоровой массы тела, а длительную боль, скованность или снижение подвижности лучше не оставлять без внимания.
Фото: редакция ИЗНАНКИ.
