Kurkuminnal „megfiatalított” zsírszöveti MSC-k: ígéretes stratégia az osteoarthritis komplex kezelésére

Háttér: OA mint „teljes ízületi betegség”

Az osteoarthritis (OA) világszerte mintegy 250 millió beteget érint, különösen az időskorú populációban, és egyre nagyobb gazdasági terhet ró az egészségügyi rendszerekre. A kórkép ma már nem pusztán porckopásként értelmezhető: a porcdegeneráció mellett synovialis gyulladás, subchondralis csontátépülés és osteophyta-képződés is meghatározza a klinikai lefolyást.​

A jelenlegi konzervatív terápiák (életmód, fizioterápia, gyógyszeres kezelés) elsősorban a tüneteket enyhítik, de nem képesek szövetregenerációt indukálni. Ezzel szemben a mesenchymalis őssejt‑alapú megközelítések – különösen az adipose tissue‑derived mesenchymal stem cells (ADSC) – ígéretes regeneratív „biológiai gyógyszernek” számítanak, többek között intraarticularis adásban.​

Probléma: az őssejt-szeneszcencia korlátozza a terápiás hatást

Az ADSC-k könnyen hozzáférhetők (lipectomia, liposuctio), in vitro jól tenyészthetők, allogén alkalmazásuk alacsony immunogenitásuk miatt kedvező, és állatmodellekben képesek lassítani az OA progresszióját. Az in vivo öregedés, a többszöri passzázs és az oxidatív stressz ugyanakkor sejtszintű szeneszcenciához, a pluripotencia és a funkcionális kapacitás fokozatos elvesztéséhez vezet.​

A sejtszeneszcencia egyik kulcstényezője a reaktív oxigéngyökök (ROS) tartós emelkedése, amely fehérjék, lipidek és organellumok károsítása révén irreverzibilis sejtciklus‑blokkal és jellegzetes fenotípusváltással jár. Szeneszcens MSC-k csökkent differenciációs potenciált és epigenetikai átrendeződést mutatnak, ami terápiás felhasználhatóságukat korlátozza.​

Kurkumin: antioxidáns, anti-szeneszcencia potenciállal

A kurkumin a Curcuma longa gyöktörzséből származó természetes polifenol, amely antioxidatív, gyulladáscsökkentő és antiapoptotikus tulajdonságokkal rendelkezik, és számos kórképben vizsgálták. Korábbi kísérletekben szeneszcens rágcsáló‑ és kutya MSC‑kben a kurkumin a TERT-expresszió, illetve az autofágia modulálásán keresztül csökkentette a sejtes öregedést.​

A most ismertetett munka célja az volt, hogy:

• TBHP‑indukált oxidatív stressz-modellben feltérképezze a kurkumin hatását egér ADSC-k szeneszcenciájára és az azt szabályozó molekuláris mechanizmusokra;
• valamint megvizsgálja, javítja‑e a kurkuminnal előkezelt ADSC-k intraarticularis adása az OA egérmodellben elérhető terápiás hatást.​

In vitro kísérletek: ROS-csökkentés, autofágiafokozás, szeneszcencia-gátlás
A szerzők 8–10 hetes C57BL/6 egerek inguinalis zsírszövetéből izolált és jellemezett ADSC-ket használtak (CD44/CD90-pozitív, adipogén/osteogén/chondrogén differenciációs potenciállal). Oxidatív stressz-modellt stabil, lassan felszabaduló oxidánsként ismert tert-butil-hidroperoxiddal (TBHP, 40 μM) hoztak létre.​

A fontosabb in vitro megfigyelések:

• Optimális kurkumin-dózis: 5–10 μM kurkumin fokozta a sejtvitalitást, 5 μM koncentráció 2 órás előkezelés mellett szignifikánsan mérsékelte a TBHP citotoxikus hatását, ezért ezt a protokollt alkalmazták a további kísérletekben.​
• ROS és SA‑β‑gal: TBHP expozíció mellett emelkedett az intracelluláris ROS-szint és a SA‑β‑gal-pozitív sejtek aránya, míg kurkumin jelenlétében mindkét paraméter szignifikánsan csökkent.​
• Szeneszcencia-markerek: TBHP hatására nőtt a Cdkn1a és Cdkn2a fehérjeszintje, kurkumin kezelés ezt szignifikánsan mérsékelte immunfluoreszcens és Western blot analízisben.​

Az autofágia vizsgálata során a kurkumin:

• növelte az LC3BⅡ/LC3BⅠ és Becn1 szintjét,
• csökkentette a p62/SQSTM1 expresszióját,
• és elektronmikroszkóppal igazolhatóan fokozta az autophagosoma‑képződést,
  ami összességében az autofágiás fluxus aktiválására utal.​

Az autofágia‑gátló 3‑metil‑adenin (3‑MA) alkalmazása:

• gátolta a kurkumin által indukált LC3B- és Becn1-növekedést,
• visszaemelte a p62-szintet,
• és újra fokozta a Cdkn1a/Cdkn2a expressziót és a szeneszcencia‑markereket,
  tehát az anti-szeneszcens hatás döntően autofágiafüggőnek bizonyult.​

FoxO3–Becn1-tengely: kulcs a kurkumin-hatáshoz

Bioinformatikai elemzéssel a szerzők a FoxO3 fehérje–fehérje interakciós hálózatát vizsgálták, amely szoros kapcsolatot mutatott a sejtciklus‑regulátor Cdkn1a-val. TBHP-kezelés hatására az ADSC-kben csökkent a FoxO3-expresszió, amit kurkumin jelenlétében sikerült normalizálni; 3‑MA együttes adása azonban ezt nem befolyásolta, ami arra utal, hogy FoxO3 az autofágia upstream szabályozója.​

A mechanizmus részletei:

• A JASPAR adatbázis szerint a Becn1 promóterének 5’ régiójában több FoxO3-kötőhely azonosítható.​
• ChIP‑vizsgálatokban az anti‑FoxO3 ellenanyaggal immunprecipitált kromatinból PCR-rel kimutatható volt a Becn1 promóter adott fragmentuma, míg kontroll IgG mellett nem, ami közvetlen FoxO3–Becn1 kapcsolatot igazol.​
• Három különböző FoxO3-siRNS közül az egyik (Si2) 75%-kal csökkentette a FoxO3 mRNS- és mintegy 60%-kal a FoxO3 fehérjeszintjét; ennek alkalmazása mellett a kurkumin által indukált Becn1‑ és LC3B‑emelkedés jelentősen gyengült, a p62-szint emelkedett, és mérséklődött az autophagosoma‑képződés.​
• FoxO3 knockdown fokozta a Cdkn1a/Cdkn2a expressziót, a SA‑β‑gal-pozitív sejtek arányát és a Cdkn1a immunjelölést, azaz elősegítette a szeneszcencia kialakulását.​

Érdemi különbség nem mutatkozott a 3‑MA‑val kezelt és a FoxO3‑siRNS‑szel transzfektált sejtek között, ami megerősíti, hogy a kurkumin az ADSC‑szeneszcenciát a FoxO3‑mediált, Becn1‑függő autofágia aktiválásán keresztül szabályozza.​

In vivo: kurkumin-előkezelés fokozza az ADSC-terápia ízületvédő hatását

Az OA egérmodellben a szerzők 10–12 hetes C57BL/6 hím egereken destabilizációs medialis meniscus (DMM) műtéttel indukálták a térdízületi OA-t. A kísérleti csoportok: Sham, OA, ADSC, illetve kurkuminnal előkezelt ADSC (CCM+ADSC). A sejteket (1×10^6 ADSC) vagy PBS-t intraarticularisan, három alkalommal, a 4., 6. és 8. posztoperatív héten adták be, a végpont a 10. hét volt.​

Porc és mátrixmetabolizmus

• HE és Safranin O–fast green festés alapján az OA-csoportban kifejezett porcfelszíni károsodás és glükózaminoglikán-vesztés volt észlelhető.​
• Az ADSC-kezelés jelentősen mérsékelte a porckárosodást, amelyet a kurkuminnal előkezelt ADSC-k esetén tovább javuló morfológia és alacsonyabb OARSI-pontszám kísért.​
• Immunhisztokémiával a Col2a1 (anabolikus marker) expressziója magasabb, az Mmp13 (katabolikus marker) kifejeződése alacsonyabb volt a kurkuminos ADSC-csoportban, mint a csak ADSC-vel kezelt állatokban, jelezve a mátrixmetabolizmus kedvezőbb egyensúlyát.​

Synovialis gyulladás

• OA-ban a synovium megvastagodott, sejtdús, pannusképződéssel és kifejezett gyulladásos beszűrődéssel; a synovitis-score magas volt.​
• ADSC-kezelés mérsékelte a gyulladásos jelenségeket, a kurkuminnal előkezelt sejtek adása azonban tovább csökkentette a synovitis‑pontszámot, rendezettebb synovialis architektúrát eredményezve.​

Subchondralis csontátépülés

• Mikro‑CT analízisben az OA-csoportban a tibialis subchondralis csontban fokozott remodelling, csontvesztés és sclerosis volt megfigyelhető.​
• Kvantitatív paraméterek (BV/TV, Tb.Th, Tb.N, Tb.Sp) alapján az OA-csoporthoz képest mind az ADSC-, mind a CCM+ADSC-kezelés kedvező irányú elmozdulást mutatott, ugyanakkor a kurkuminnal előkezelt sejtek hatása volt kifejezettebb.​

Összességében a kurkuminnal előkezelt ADSC-k az egér OA-modellben:

• hatékonyabban lassították a porckárosodást,
• jobban mérsékelték a synovialis gyulladást,
• és eredményesebben javították a subchondralis csontstruktúrát,
  mint az azonos módon adott, de nem előkezelt ADSC-k.​

Klinikai jelentőség és korlátok

A munka rámutat, hogy az ADSC-k „rejuvenálása” kurkuminnal – a FoxO3/Becn1‑tengelyen keresztül aktivált autofágia révén – célzottan csökkentheti az őssejt-szeneszcenciát, és ezáltal fokozhatja az MSC‑alapú OA-terápiák hatékonyságát. Az eredmények alátámasztják azt a koncepciót, hogy az intraarticularisan adott MSC-k elsődleges funkciója nem a tartós beépülés, hanem a parakrin módon közvetített ízületi homeosztázis-helyreállítás.​

Ugyanakkor a szerzők hangsúlyozzák, hogy állatkísérletes modellről, viszonylag korlátozott esetszámról van szó, amely nem tükrözi teljes mértékben az emberi OA heterogenitását és hosszú lefolyását. A kurkuminnal előkezelt ADSC-k biztonságosságát, optimális dózisát, adási gyakoriságát és hosszú távú hatékonyságát humán klinikai vizsgálatokban kell tisztázni, mielőtt a koncepció a mindennapi gyakorlatba kerülhetne.​

Zhang R, Huang L, Jin M, et al. Curcumin controls the senescence of adipose-derived mesenchymal stem cells via the FoxO3/autophagy signaling pathway to enhance joint homeostasis for osteoarthritis therapy. Stem Cell Research & Therapy. Article in Press, 2025.​