Det är i början av sjukdomen som slutet för den kan finnas

Patrik Önnerfjord med en masspektrometer till vänster. Den kan bland annat identifiera proteiner och beskriva om de är intakta, vilket ger viktig information för att kartlägga hur brosk bryts ner vid artros och ledgångsreumatism.

När patienten söker vård för problem med till exempel lederna har sjukdomsprocessen redan pågått länge i kroppen och hunnit orsaka stor skada. De uppdykande besvären signalerar snarast slutstadiet (förlust av vävnad och därmed funktion) för en av våra folksjukdomar: artros. Trots att denna åkomma är mycket vanlig i befolkningen är mycket okänt i sjukdomsförloppet.

– När patienten söker vård för smärta i leder och har problem med rörligheten och liknande, så är det ofta sent i sjukdomsförloppet. Kan vi kartlägga hur processen ser ut från början skulle det vara en oerhörd framgång, säger Patrik Önnerfjord. I slutänden kunde det betyda att sjukdomen aldrig bryter ut eller åtminstone avsevärt hämmas i sin framfart.

– Men vi är absolut inte där än. Först måste vi ta reda på vad som händer inne i brosket vid en ledsjukdom. Jag undersöker därför blod och ledvätska på jakt efter proteiner som skadats och läckt ut från ledbrosket, det är här sjukdomsförloppet avslöjar sig.

En del av effekterna som sjukdomsprocessen i brosket leder till är avancerade ledskador. Både vid artros och reumatoid artrit (ledgångsreumatism) föreligger en inflammation som medverkar till att brosket successivt bryts ner. Detta medför smärta och nersatt rörelseförmåga för patienten. Processen leder med tiden också till vävnadsförlust; det eftersom kroppen är dålig på att återskapa brosk som gått förlorat.

Brosk finns även i luftstrupen och i näsan
Brosk består huvudsakligen av protein och vatten, men även av broskceller. Vävnaden finns normalt i luftstrupen, revbenen, näsan, örat samt i alla våra leder där det täcker benytorna. Brosklik vävnad finns även i mellankotskivorna och i menisken. Broskets funktion är att ta upp och fördela belastning vilket för de olika broskvävnaderna sker på lite olika sätt. Vävnaderna skiljer sig  därför också åt i sina detaljstrukturer vad det gäller proteinmönstret.

–  Ett protein som  kollagen II, till exempel, finns bara i brosk där proteinet fördelar belastningen i brosket genom att bygga tredimensionella nätverk. I nätverket ser sedan ett annat protein, aggrekan, till att hålla brosket spänstigt. Det gör det genom att binda och hålla vatten på plats, något som är nödvändigt för att brosket ska motstå belastning.

Inflammation i en led kan sättas igång av flera orsaker: Bland de kända finns akut trauma med blödning, bakterieangrepp eller en autoimmun reaktion genom att antikroppar bildas mot kroppsegna proteiner. Det senare är fallet vid ledgångsreumatism. En gemensam nämnare är att  inflammationen påverkar broskets celler så att en vävnadsnedbrytande process kan uppstå. Nerbrytningen sker efter en viss turordning där kollagenet är det sista protein som förstörs.

– Intressant nog så sker det inte alltid en fortsatt nerbrytning, säger Patrik Önnerfjord. Många inflammationer läker ut, men vad som skiljer utläkning från fortskridande skada är inte känt.

-Jag arbetar själv med att jämföra vävnader och sortera proteiner efter i vilka broskvävnader de påträffas samt att katalogisera när och hur de här proteinerna påverkas vid en inflammation: Vilka proteiner skadas först och sipprar ut ur brosket och vilka kommer därefter? Och hur bryts proteinerna sönder? Vad skiljer sig mellan processer som leder till leddestruktion och de som läker?

Antikroppar letar upp skadade broskproteiner
Till sin hjälp använder Patrik Önnerfjord särskilt framtagna antikroppar som letar upp skadade broskproteiner som frisatts från brosket ut i blod och ledvätska. Olika proteiner bryts ner på olika sätt vilket gör att skräddarsydda antikroppar kan skilja ut och binda fragment av dessa proteiner. På olika sätt kan därmed den aktiva processen avslöjas i sina minsta beståndsdelar.

– Genom att identifiera skadade proteiner, så kallade biomarkörer, kan vi påvisa processen i leden mycket tidigare än vad som sker i dag inom vården. Med denna nya möjlighet till diagnos och den ökade kunskapen om vad som händer i början av nerbrytningsprocesser kan också nya mål skapas för behandlingar av exempelvis artros.

– Vi har hittills gjort grundläggande undersökningar av vilka proteiner som överhuvudtaget förekommer i olika broskliknande vävnader, det här för att kunna härleda var de olika fragmenten kommer ifrån. Vi har studerat omkring 200 olika proteiner och upptäckt att olika vävnader har olika fördelning av proteinerna. Det är mycket intressant att därefter utröna vad dessa relativa skillnader har för betydelse rent funktionellt, säger Patrik Önnerfjord.

Tekniken som används spelar stor roll för forskningens resultat. Och det var bland annat tekniken som förde in Patrik Önnerfjord på själva forskningsämnet. När han 1999 var färdig doktor i kemi gällde det att hitta något intressant att tillämpa studierna på och det förde honom till avdelningen för reumatologi vid Lunds universitet. Idag är Patrik Önnerfjord docent i cell- och molekylärbiologi.

Vid identifiering, kvantifiering samt lokalisering av var proteinerna skadats används masspektrometriska undersökningar. Dessa har möjliggjort karaktärisering av flera hundra proteiner i mycket små vävnadsbitar.

– Dagens maskiner för masspektrometri går fortare, är känsligare och kan ge svar på betydligt fler frågor än när jag började. Nu kan vi även hitta exakt var klyvningen i ett visst protein skett. Den kunskapen behövs för att kunna tillverka antikroppar som endast känner igen fragment och inte intakt, helt, protein.

Utveckla hämmare för att stoppa sjukdomen
Ett problem med att forska i brosk är tillgången; det är till exempel inte tillåtet att ta broskprov från friska människor för forskning.

– Vid vissa försök som till exempel hur ett akut trauma (överbelastning) påverkar brosket tillgriper vi broskvävnad från slaktade kor. Denna vävnad kan under precist kontrollerade betingelser utsättas för mekanisk belastning i laboratoriet och den skada som blir följden kan då studeras med de tekniker vi förfogar över.

– Genom att tillföra ämnen i testvävnaden kan en inflammation sättas igång och kartläggas i brosket. Återkoppling av sådana funna resultat till människan är ett viktigt steg i processen.

En del av arbetet går även ut på att identifiera vad som kan orsaka en viss klyvning av proteinerna. Den kunskapen skulle på sikt kunna användas för att utveckla möjliga så kallade hämmare som kunde användas för att blockera eller minska sjukdomsförloppet:

– Kanske till och med kunna avbryta det, avslutar Patrik Önnerfjord.

1 december 2011
Text och bild: Anna-Mi Wendel

Länkar till angränsande forskning:
Fragmentation of proteins in cartilage treated with interleukin-1: specific cleavage of type IX collagen by matrix metalloproteinase 13 releases the NC4 domain. Läs här.

Cleavage of fibromodulin in cartilage explants involves removal of the N-terminal tyrosine sulfate-rich region by proteolysis at a site that is sensitive to matrix metalloproteinase-13. Läs här.

Review: The role of the cartilage matrix in osteoarthritis. Läs här.

Kommentera