Rozwój chrząstki stawowej: dowody na apozycyjny mechanizm wzrostu
Dobrze wiadomo, że chrząstka rośnie przez połączenie wydzielania macierzy, przerostu komórek i proliferacji komórek. Zakres, w jakim ten wzrost odbywa się poprzez mechanizmy apozycyjne, w przeciwieństwie do mechanizmów śródmiąższowych, pozostaje jednak niejasny. Wykorzystując stawy kolanowe torbacza domowego Monodelphis domestica do badania wzrostu chrząstki, połączyliśmy immunohistochemiczne badanie rodziny TGF-beta czynników wzrostu i różnicowania chrząstki w okresie od 30 dni po porodzie do 8 miesięcy, wraz ze stereologiczną analizą morfologii chrząstki podczas wzrostu. Ponadto, aby uzyskać wgląd w powstawanie charakterystycznych stref w chrząstce, zbadaliśmy wpływ wewnątrzstawowego podawania bromodeoksyurydyny, środka, który jest włączany do DNA podczas podziału komórek i blokuje dalszy cykl komórkowy. Podczas wczesnego wzrostu TGF-beta2 i -beta3 były szeroko wyrażone, natomiast TGF-beta1 w mniejszym stopniu. Po utworzeniu się wtórnego centrum kostnienia wszystkie izoformy uległy ograniczeniu do górnej połowy głębokości tkanki, a ich rozmieszczenie było podobne do opisanego wcześniej dla IGF i komórek PCNA-pozytywnych. Stereologiczna analiza wycinków tkanki z chrząstki kłykci kości udowej po 3 i 6 miesiącach wykazała, że nastąpił 17% wzrost całkowitej objętości chrząstki, ale 31% spadek gęstości komórek w przeliczeniu na jednostkę objętości. Wreszcie, perturbacja cyklu komórkowego za pomocą BrDU, który był wstrzykiwany do stawów kolanowych 3-miesięcznych zwierząt i analizowany 1 i 4 miesiące po iniekcji, wykazała, że chondrocyty zajmujące strefę przejściową zostały zubożone 1 miesiąc po iniekcji, co spowodowało ścieńczenie chrząstki stawowej. Efekt ten uległ odwróceniu po 4 miesiącach od iniekcji. Analiza immunohistochemiczna wykazała, że leczenie BrDU zmieniło wzorce ekspresji wszystkich izoform TGF-beta, z wyraźną redukcją znakowania izoform TGF-beta1 i -beta3 w górnej połowie głębokości chrząstki. Dane te potwierdzają tezę, że chrząstka stawowa rośnie raczej przez apozycję z powierzchni stawowej niż przez mechanizmy śródmiąższowe.