Functional analysis of the alpha10beta1 integrin

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Brosk är en speciell typ av vävnad, som bl.a. finns på våra ledytor, där det fungerar som ett stötdämpande och skyddande lager för benet. Broskets viktiga egenskaper framstår klart vid sjukdomar, som artros, där brosket på ledytor har förstörts och benet blottläggs, vilket resulterar i en permanent smärta. Brosk produceras av den enda celltyp som finns i broskvävnaden; kondrocyten. Dessa celler producerar en bindväv som är unik för brosk och innehåller olika sorters kollagener och proteoglykaner, vilka bildar ett rikt nätverk. Brosk binder stora mängder vatten, och detta resulterar i en vävnad som klarar av att motstå hård belastning samt även kan fördela denna över en större yta. Det finns glest med celler i brosk, med dessa celler är oerhört viktiga då de upprätthåller balansen av uppbyggnad och nedbrytning av molekyler i detta nätverk. Kondrocyter har inte direkt kontakt med varandra utan kommunicerar med varandra, och med omgivningen, via bl.a. speciella molekyler på cellytan som kallas integriner. Den största delen av integrinet finns utanför cellen och kan binda till molekyler i omgivningen, men en del av integrinet går genom cellens membran och in till cellens insida, där den kommunicerar med cellens inre. På så sätt bildar integrinet en länk mellan cellen och dess omgivning och kan förmedla signaler mellan dessa. Jag har i min avhandling studerat ett speciellt integrin, a10b1 integrinet, som till största delen finns på kondrocyters cellyta. a10b1 integrinet binder till kollagen, som utgör stommen i broskvävnaden. I det första arbetet isolerade vi genen som kodar för a10b1 integrinet i mus och studerade dess uppbyggnad. Denna kunskap behövdes för att i nästa steg kunna konstruera en mus, som saknade genen för a10 integrinet. När vi studerade kondrocyter som uttryckte a10b1 fann vi två olika former av a10 proteinet, både i människa och i mus. Vad detta har för biologisk betydelse vet vi inte. För att förstå funktionen av a10b1 integrinet utvecklade vi, i det andra arbete, en s.k. ”knock-out” (KO) mus. Detta innebar a10-integrin genen förändrades, så att a10b1 integrinet inte kunde produceras. Möss utan a10b1 integrinet ser normala ut, men har något kortare ben än vanliga möss. Orsaken till detta beror sannolikt på att kondrocyter utan a10b1 integrinet inte delar sig lika ofta som normala kondrocyter gör. Möss utan a10-integrinet har även en defekt organisation i broskets tillväxtzon. Dessutom verkar integrinet ha betydelse för produktionen av ett korrekt extracellulärt matrix, eftersom KO mössen har tunnare kollagen fibrer i brosket än normalt. Genom denna mus-modell kunde vi visa att a10b1 integrinet har en viktig funktion i brosk som inte kan ersättas av de andra kollagen-bindande integrinerna. I det tredje arbetet studerades de kollagen-bindande integrinerna i led hos mus, i syfte att kunna upptäcka om någon kompensation sker i mössen utan a10b1 integrinet. Undersökningen gjordes vid två olika tidpunkter, hos nyfödda möss och möss som var två månader gamla. I denna studie visade vi att a10b1 integrinet verkade vara det dominerande och kanske det enda kollagen-bindande integrinet i tillväxtplattan i vuxna möss. De andra kollagen-bindande integrinerna, a1, a2 and a11 fanns däremot på kondrocyter i ledbrosket på ytan av leden och kan sannolikt kompensera för avsaknaden av a10.