กรณีทางคลินิก Undenatured collagen type II: โครงสร้าง, บทบาททางสรีรวิทยา, ความเป็นไปได้ของการแก้ไขยาในข้อเข่าเสื่อม

 กระดูกอ่อนเป็นเนื้อเยื่อที่เกี่ยวกับหลอดเลือดและเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่เนื้อเยื่อเฉพาะ ซึ่งประกอบด้วย chondrocytes และส่วนประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์ที่สังเคราะห์โดยพวกมัน (คอลลาเจน โปรตีโอไกลแคน โปรตีนที่ไม่ใช่คอลลาเจน) อาหารเสริมกระดูกและข้อ

Chondrocytes เป็นเซลล์ที่มีต้นกำเนิดจากเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งทำหน้าที่ไม่เพียงแต่การสังเคราะห์ แต่ยังควบคุมเมทริกซ์นอกเซลล์รวมถึงการงอกใหม่ในกรณีที่กระดูกอ่อนเสียหาย รูปร่าง จำนวน และกิจกรรมสังเคราะห์ของ chondrocytes แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการส่งสัญญาณที่ลดหลั่นกัน: Wnt-β-catenin, การเปลี่ยนแปลงปัจจัยการเจริญเติบโต β (TGF-β), ปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์, โปรตีน morphogenetic ของกระดูก (BMP) เป็นต้น [1- 3].

โปรตีโอไกลแคนมีสายโซ่ไกลโคซามิโนไกลแคนที่ชอบน้ำซึ่งจับกับโมเลกุลของน้ำและให้ความต้านทานการบีบอัดต่อกระดูกอ่อน Aggrecan ถือเป็นโปรตีโอไกลแคนหลัก ซึ่งคิดเป็น 25% ของมวลกระดูกอ่อนแห้ง โปรตีนยึดเกาะช่วยรักษาพันธะระหว่างกรด aggrecan และกรดไฮยาลูโรนิก ซึ่งทำให้สามารถสร้างสารเชิงซ้อนขนาดใหญ่ที่มีโมโนเมอร์ได้มากถึง 100 ตัว [4]

เส้นใยคอลลาเจนส่วนใหญ่แสดงด้วยเส้นใยประเภท II, IX และ XI เนื่องจากการก่อตัวของพันธะระหว่างโมเลกุลโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง พวกมันจึงสร้างเครือข่ายโพลีเมอร์ในเมทริกซ์ เส้นใยคอลลาเจนให้ความแข็งแรงและยืดให้กับกระดูกอ่อน

การสังเคราะห์คอลลาเจนส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายในไฟโบรบลาสต์ ยกเว้นหลายระยะที่เกิดขึ้นนอกไฟโบรบลาสต์ จุดสำคัญในการสังเคราะห์คือปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันหลังจากนั้นจะมีการปรับเปลี่ยนเพิ่มเติมซึ่งจำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของคอลลาเจน เอนไซม์จำเพาะกระตุ้นปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชัน ดังนั้นการก่อตัวของ 4-hydroxyproline (ส่วนหนึ่งของคอลลาเจน) จะถูกกระตุ้นโดย proline hydroxylase ซึ่งอยู่ในศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีธาตุเหล็กอยู่ เอนไซม์จะทำงานเมื่อธาตุเหล็กอยู่ในรูปแบบไบวาเลนต์ ซึ่งได้รับจากกรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี) การขาดกรดแอสคอร์บิกขัดขวางกระบวนการไฮดรอกซิเลชันซึ่งส่งผลต่อการสังเคราะห์คอลลาเจนในขั้นต่อไป เป็นผลให้เกิดการสังเคราะห์คอลลาเจนที่หลวมและผิดปกติ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้รองรับการพัฒนาของโรคเช่นเลือดออกตามไรฟัน

ในผู้ใหญ่ มากกว่า 90% ของเมทริกซ์กระดูกอ่อนเป็นคอลลาเจนชนิดที่ 2 เป็นโมเลกุลโปรตีนแบบเฮลิคอลซึ่งประกอบด้วยสาย α เหมือนกันสามสาย [4–6] สายโซ่เหล่านี้ถูกเข้ารหัสโดยยีน COL2A1 โดยมีการประกบทางเลือกซึ่งสามารถสังเคราะห์ไอโซฟอร์มคอลลาเจนประเภท II ที่แตกต่างกันได้ [7–9] การประกบเป็นกระบวนการในการตัดส่วนของโมเลกุลอาร์เอ็นเอออกที่ระดับการถอดรหัส ซึ่งผลิตโปรตีนที่เหมือนกันบางส่วนและเปลี่ยนแปลงบางส่วน

ในปี 2542 พบว่าไอโซฟอร์มชนิด IIA  uc ii collagen procollagen สามารถโต้ตอบกับปลายอะมิโนโปรเปปไทด์ด้วย TGF-β และ BMP-2 [10] ในเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนที่แข็งแรง ไม่มีสัญญาณของการสังเคราะห์คอลลาเจนของ IIA อย่างไรก็ตาม ในผู้ป่วยโรคข้อเข่าเสื่อม (OA) พบว่ามีการแสดงออกของ procollagen IIA ซึ่งเด่นชัดที่สุดในบริเวณกลางและลึกของกระดูกอ่อน [11] การกลายพันธุ์ในยีน COL2A1 นั้นสัมพันธ์กับอาการแสดงฟีโนไทป์ที่หลากหลาย: กลุ่มอาการ Knist, กลุ่มอาการ Stickler, การเสียชีวิตของทารกในครรภ์ในครรภ์อันเป็นผลมาจากภาวะ achondroplasia และรูปแบบต้นของ OA [12, 13]

Collagenases ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่สังเคราะห์โดย chondrocytes ก็มีบทบาทสำคัญในการพัฒนา OA พวกเขาตัดเส้นใยคอลลาเจนประเภท II เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยเท่ากับสามในสี่และหนึ่งในสี่ของความยาวทั้งหมด [14]

เป็นการเสื่อมสลายของปริมาณคอลลาเจนประเภท II ที่เกี่ยวข้องกับการเกิด OA ผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายของคอลลาเจนประเภท II เช่น คอลลาเจนชนิดที่ 2 C-telopeptide (CTX-II) เป็นหนึ่งในเครื่องหมายที่สำคัญที่สุดของการทำลายกระดูกอ่อน [15]