Különböző szérumporc biomarkerek értékelése a gyaloglásra és kerékpározásra adott akut reakcióban egészséges férfiaknál

A biomarkerek a porc anyagcseréjének nyomon követésére használhatók, és prognosztikai vagy diagnosztikai markerekként szolgálhatnak az ízületi szerkezet változásainak kimutatására (8). Ezeknek a biomarkereknek a többsége a porc extracelluláris mátrixának (ECM) alapvető összetevője. A porc biomarkerek mérése azon az elven alapul, hogy az ozmotikus és mechanikai terhelés hatására a proteolitikusan előállított ECM-fragmensek az ízületi folyadékba, majd az ízületi tokból kiáramlanak. Így a biomarker-koncentrációk immunológiai vizsgálatokkal mérhetők ízületi folyadékban, vérben és vizeletben. Hasonlóképpen, biomarker-koncentrációkat alkalmaztak az edzésnek az ízületi porcok egészségére és anyagcseréjére gyakorolt ​​akut vagy hosszú távú hatásainak vizsgálatára.

A legtöbbet vizsgált szérum porc biomarker a porc oligomer mátrix fehérje (COMP). A COMP, más néven trombospondin-5, egy pentamer glikoprotein, amely öt azonos alegységből áll. Az egyes monomerek C-terminális vége számos KDHM-fehérjével kölcsönhatásba lép, mint például a II. kollagénnel, a IX. kollagénnel, a matrilinekkel és a proteoglikánokkal (9). Ezenkívül a COMP befolyásolja a kollagénszekréciót és a fibrillogenezist, ezáltal befolyásolja a rostok képződésének sebességét, szerveződését és átmérőjét (10). Ezen más KDHM fehérjékkel való kölcsönhatások miatt a COMP fontos szerepet játszik a porcmátrix felépítésében és szerkezetében, meghatározva annak mechanikai tulajdonságait.

Ezen tulajdonságok alapján a COMP-t széles körben tanulmányozták az akut terhelés szempontjából, és bebizonyosodott, hogy mechanikailag érzékeny (11). Azt találták, hogy a szérum COMP szintje -16% és +39% között változott 30 perces mérsékelt futás után (12). A szérumkoncentráció növekedését azonban nem észlelték más akut gyakorlatokra, például térdhajlításra vagy ismételt ágyéki hajlításra/nyújtásra (13). Ez arra utal, hogy az akut szérum COMP válasz az ízületi terhelési jellemzőktől függ.

További érdekes biomarkerek a proteolitikus enzimek, amelyek részt vesznek a porc KDHM komponenseinek lebontásában. A mátrix metalloproteinázok (MMP-k) olyan enzimcsaládot alkotnak, amelyek szubsztrátspecifitása és elsődleges szerkezete eltérő.

Egyes MMP családtagok szerepet játszanak mind a KDHM átalakulásában, mind a kóros leépülésben. Például az MMP-3 (stromelizin) lebontja a KDHM legtöbb komponensét, és aktivál más MMP-ket, például az MMP-9-et (zselatináz B), amely maga is fontos szerepet játszik az OA kialakulásában (14).

Az YKL-40 egy másik KDHM fehérje, amely részt vesz a porc patogenezisében. Bár az YKL-40 funkcióját nem határozták meg részletesen, kimutatták, hogy glikozilázként részt vesz az általános szöveti átépülésben és a gyulladásos folyamatokban (15). Az ízületi gyulladások során az YKL-40 szintje megemelkedik, és a rezisztin szintet is emelik a gyulladásos ingerek. A rezisztin egy adipokin, amelyet kezdetben a rágcsálók elhízásával és inzulinrezisztenciájával hoztak összefüggésbe.

Az MMP-k, az YKL-40 és a rezisztin koncentrációk edzésre adott válaszát korábban vizsgálták. A maratoni futásról kimutatták, hogy közvetlenül a maraton után növeli a szérum MMP-3 (+142%), YKL-40 (+56%) és rezisztin (+107%) koncentrációját az alapértékekhez képest (16).

A II-es típusú kollagén az ízületi porcok fő alkotóeleme. A II-es típusú kollagén lebontása a kollagenázok és az MMP-9 aktivitásán keresztül megy végbe. A Coll2-1 egy specifikus peptidepitóp, amely a II-es típusú kollagénmolekulák hármas hélixén található, és a porcdegeneráció markere.

A Coll2-1 nitrált formáját Coll2-1 NO2-nak nevezik, és az oxidációval összefüggő porcmátrix lebomlását tükrözi. Kimutatták, hogy a Coll2-1 (-13%) és a Coll2-1 NO2 (-19%) szérumkoncentrációja csökken a maratoni futás után (17).

Nagaoka et al. (18) intenzív ízületi terhelésnek kitett sportolók porc kollagén anyagcseréjét értékelték. Megmérték a II-es típusú kollagénszintézist és a degradációs biomarkereket a vizeletben. Az eredmények azt mutatták, hogy a II-es típusú kollagén lebomlása megnőtt az intenzív ízületi terhelést magukban foglaló állóképességi gyakorlatok hatására, különösen azoknál a sportolóknál, akik gyakori ugráló mozdulatokat végeztek, mint például röplabda, kosárlabda és kézilabda.

Vizsgálatunk célja az volt, hogy megvizsgáljuk két gyakran alkalmazott gyakorlati beavatkozás (séta és kerékpározás) akut hatását a porc extracelluláris mátrix anyagcseréjét tükröző szérum biomarkerek, a COMP, YKL-40 és MMP3 összefüggésére.