Nutrimuscle Forum : Mobile & Tablette

Le cartilage articulaire humain peut-il se renouveler?

Actualités sport, fitness & musculation, vidéos des pros, études scientifiques. Discutez avec la communauté Nutrimuscle et partagez votre expérience...

Modérateurs: Nutrimuscle-Conseils, Nutrimuscle-Diététique

Le cartilage articulaire humain peut-il se renouveler?

Messagepar Nutrimuscle-Conseils » 18 Oct 2020 12:08

Differential cartilage turnover along the human lower limb revealed by protein deamidation
M.-F. Hsueh Osteoarthritis and Cartilage VOLUME 26, SUPPLEMENT 1, S32, APRIL 01, 2018

Purpose: It is believed that humans do not have sufficient intrinsic repair responses for dealing with cartilage injuries. However, enriched progenitor cells have been reported in the superficial layer of osteoarthritis (OA) cartilage, although the extent to which these cells participate in tissue repair is unclear. We hypothesize that quantification of post-translational modifications of proteins could provide a means of determining the turnover of proteins in vivo. We focused on deamidation, a non-enzymatic covalent amino acid modification caused by the hydrolysis of the amide group of Asn or Gln to form Asp and Glu. In the present study, we utilized proteomic tools to profile (to identify and quantify) deamidated epitopes within cartilage extracellular matrix (ECM) proteins and to quantify their variation by different biological factors including different joint sites, disease states, and cartilage depths.

Methods: Under Duke Institutional Review Board approval, full-thickness cartilage from ankle, knee, and hip joints (both healthy and OA with matched age range; n = 3 replicates) were obtained. Serial transverse cryosections were generated at different depths from the surface of cartilage. Cartilage ECM proteins were extracted by guanidine-HCl and then prepared for mass spectrometry analysis, which was performed with a HPLC-connected QExactive mass spectrometer. We calculated the standardized deamidation ratio (deamidated Asn/Total Asn), and took the mean standardized values of the peptides derived from a protein to represent the overall abundance of the deamidated form of a protein. Multivariable analyses were performed to evaluate for differences in abundance of deamidated epitopes due to all biological factors. We estimated the protein half-life based on an algorithm derived from prior published studies and the deamidation data.

Results: Out of a total of 469 proteins identified in cartilage from all three joints, 285 proteins (61%) contained at least one deamidated residue. Compared to the mean standardized (Z-score) value, cartilage of hip joints had the most deamidated residues followed by knee then ankle joint cartilage (Table 1). Deamidated proteins were most abundant in the deep layer of cartilage (Table 1). The abundance of deamidated proteins was lower in OA cartilage than healthy cartilage for all monitored proteins. Based on these results and prior published methodology, we estimated the protein half-life and found that protein half-lives ranged from days to years depending upon the protein identity (Fig. 1). Within the healthy cartilage, the shortest half-life, 3.4 days (95% confidence interval [CI: 2.0-4.7]), was observed for the aggrecan G3 domain. Interestingly, the amino terminus of aggrecan (G1 domain), known to be retained in the cartilage matrix after metalloproteinase and ADAMTS proteolysis of aggrecan, had a longer half-life, 78.9 days (CI: 60.2–97.6). The pool of collagen type II (that we were able to extract from articular cartilage by GuHCl) had the longest half-life of the seven ECM proteins evaluated in this study: healthy cartilage 2779 days, CI: 1618–3941; OA cartilage 1930 days, CI: 700–3161. Beside protein identity, the next major determinant of protein half-lives was joint site (ankle<knee<hip).

Conclusions: Deamidated proteins are abundant in cartilage and enriched in the ECM. We established an integrated algorithm to estimate the turnover rate of different proteins based on deamidation. As a proof of concept, the half-lives of seven articular cartilage proteins were estimated. Among these proteins, collagen type II had the slowest turnover rate and the aggrecan carboxy-terminus the highest. Cartilage protein turnover varied by joint site (highest in ankle), disease state (highest in OA), and cartilage depth (highest in the superficial layer). A general reduction of deamidated epitopes in ankle/knee cartilage and the superficial layer of cartilage likely indicates a hitherto unappreciated intrinsic regenerative tissue gradient response along the lower limb and an endogenous repair response of cartilage that is upregulated in OA whose mechanisms warrant further exploration.
Avatar de l’utilisateur
Nutrimuscle-Conseils
Forum Admin
 
Messages: 55071
Inscription: 11 Sep 2008 19:11

Re: Le cartilage humain peut-il se renouveler?

Messagepar Nutrimuscle-Conseils » 18 Oct 2020 12:10

Image
Avatar de l’utilisateur
Nutrimuscle-Conseils
Forum Admin
 
Messages: 55071
Inscription: 11 Sep 2008 19:11

Re: Le cartilage articulaire humain peut-il se renouveler?

Messagepar Nutrimuscle-Diététique » 18 Oct 2020 15:50

Traduction de l'étude :wink:

Le renouvellement différentiel du cartilage le long du membre inférieur humain révélé par la désamidation des protéines
M.-F. Arthrose et cartilage de Hsueh VOLUME 26, SUPPLEMENT 1, S32, 01 AVRIL 2018

Objectif: On pense que les humains n'ont pas suffisamment de réponses de réparation intrinsèque pour faire face aux blessures du cartilage. Cependant, des cellules progénitrices enrichies ont été rapportées dans la couche superficielle du cartilage de l'arthrose (OA), bien que la mesure dans laquelle ces cellules participent à la réparation tissulaire ne soit pas claire. Nous émettons l'hypothèse que la quantification des modifications post-traductionnelles des protéines pourrait fournir un moyen de déterminer le renouvellement des protéines in vivo. Nous nous sommes concentrés sur la désamidation, une modification d'acides aminés covalente non enzymatique causée par l'hydrolyse du groupe amide de Asn ou Gln pour former Asp et Glu. Dans la présente étude, nous avons utilisé des outils protéomiques pour profiler (pour identifier et quantifier) ​​les épitopes désamidés dans les protéines de la matrice extracellulaire du cartilage (ECM) et pour quantifier leur variation par différents facteurs biologiques, y compris différents sites articulaires, états pathologiques et profondeurs du cartilage.

Méthodes: Sous l'approbation du Duke Institutional Review Board, on a obtenu du cartilage pleine épaisseur des articulations de la cheville, du genou et de la hanche (à la fois en bonne santé et arthrosiques avec tranche d'âge correspondante; n = 3 répétitions). Des cryosections transversales en série ont été générées à différentes profondeurs de la surface du cartilage. Les protéines ECM du cartilage ont été extraites par guanidine-HCl puis préparées pour une analyse par spectrométrie de masse, qui a été réalisée avec un spectromètre de masse QExactive connecté par HPLC. Nous avons calculé le rapport de désamidation standardisé (Asn désamidé / Asn total), et avons pris les valeurs standardisées moyennes des peptides dérivés d'une protéine pour représenter l'abondance globale de la forme désamidée d'une protéine. Des analyses multivariables ont été effectuées pour évaluer les différences d'abondance des épitopes désamidés en raison de tous les facteurs biologiques. Nous avons estimé la demi-vie des protéines sur la base d'un algorithme dérivé d'études antérieures publiées et des données de désamidation.

Résultats: Sur un total de 469 protéines identifiées dans le cartilage des trois articulations, 285 protéines (61%) contenaient au moins un résidu désamidé. Par rapport à la valeur moyenne standardisée (score Z), le cartilage des articulations de la hanche présentait les résidus les plus désamidés, suivi du cartilage de l'articulation du genou puis de la cheville (tableau 1). Les protéines désamidées étaient les plus abondantes dans la couche profonde du cartilage (tableau 1). L'abondance de protéines désamidées était plus faible dans le cartilage OA que dans le cartilage sain pour toutes les protéines contrôlées. Sur la base de ces résultats et d'une méthodologie publiée antérieurement, nous avons estimé la demi-vie des protéines et constaté que les demi-vies des protéines variaient de jours en années en fonction de l'identité protéique (Fig.1). Dans le cartilage sain, la demi-vie la plus courte, 3,4 jours (intervalle de confiance à 95% [IC: 2,0-4,7]), a été observée pour le domaine de l'aggrécane G3. Il est intéressant de noter que l'extrémité amino de l'aggrécan (domaine G1), connue pour être retenue dans la matrice cartilagineuse après la métalloprotéinase et la protéolyse ADAMTS de l'aggrécan, avait une demi-vie plus longue, 78,9 jours (IC: 60,2–97,6). Le pool de collagène de type II (que nous avons pu extraire du cartilage articulaire par GuHCl) avait la demi-vie la plus longue des sept protéines ECM évaluées dans cette étude: cartilage sain 2779 jours, IC: 1618–3941; Cartilage OA 1930 jours, CI: 700–3161. Outre l'identité protéique, le prochain déterminant majeur de la demi-vie des protéines était le site articulaire (cheville <genou <hanche).

Conclusions: Les protéines désamidées sont abondantes dans le cartilage et enrichies dans l'ECM. Nous avons établi un algorithme intégré pour estimer le taux de renouvellement de différentes protéines basé sur la désamidation. Comme preuve de concept, les demi-vies de sept protéines du cartilage articulaire ont été estimées. Parmi ces protéines, le collagène de type II avait le taux de renouvellement le plus lent et l'extrémité carboxy-terminale de l'aggrécan le plus élevé. Le renouvellement des protéines cartilagineuses variait selon le site articulaire (le plus élevé au niveau de la cheville), l'état pathologique (le plus élevé dans l'arthrose) et la profondeur du cartilage (le plus élevé dans la couche superficielle). Une réduction générale des épitopes désamidés dans le cartilage de la cheville / du genou et de la couche superficielle de cartilage indique probablement une réponse de gradient tissulaire régénératif intrinsèque jusqu'ici non appréciée le long du membre inférieur et une réponse de réparation endogène du cartilage qui est régulée à la hausse dans l'arthrose dont les mécanismes justifient une exploration plus approfondie.
Avatar de l’utilisateur
Nutrimuscle-Diététique
 
Messages: 13342
Inscription: 4 Mar 2013 09:39
Localisation: Athus


Retourner vers Actualités, vidéos, études scientifiques

Qui est en ligne

Utilisateurs parcourant ce forum: Aucun utilisateur enregistré et 14 invités