Brachyolmias представляет собой редкое, клинически и генетически гетерогенную группу скелетных дисплазий, преимущественно затрагивающих позвоночник и характеризующихся генерализованной platyspondyly без существенных эпифизных, метафизных и диафизных изменений длинных костей. Некоторые типы были описаны, базируясь на клинических симптомах, присутствию внескелетных проявлений и наследуемости как по рецессивному, так и доминантному типу (1).

В попытке понять генетические основы brachyolmia, Rock et al. изучали большую семью с аутосомно доминантным наследованием, в которой основными клиническими проявлениями служили умеренная брахидактилия , умеренное снижение роста и конечностей без внескелетных проявлений. Две стадии геномного сканирования, нацелены на локус в области хромосомы 12q24.1-24.2 , т.к. этот интервал ассоциирует с brachyolmia.

Проведенный ранее анализ всего генома (2) сравнивали с РНК, выделенной от 18-22-недельногоплода хряща дистальной части бедренной кости человека в попытке охарактеризовать транскриптом хряща. После оценки in silico, 161 неперекрывающихся гена были классифицированы как избирательные для хряща, это увеличивало сложность хрящевой транскрипционной активности по сравнению с предыдущими подсчетами. Принимая во внимание, что фенотип brachyolmia ограничивается скелетом, в интервале в 11.1-Mb, определенном с помощью рекомбинационного картирования, авт. сфокусировались на специфичных для хряща генах и идентифицировали TRPV4, гена кандидата в 10 раз более высокой избирательностью к хрящу по сравнению с др. генами.

В данном исследовании, Rock et al. исследовали экзоны TRPV4 и интрон-экзонные границы в показательной семье и в др. семьях с аутосомно доминантной brachyolmia и установили, что две G-to-A замены, 1847G->A обусловливают одиночные аминокислотные замены R616Q (CGA->CAA) и 858G->A , которая вызывает V620I замену (GTC->ATC). ClustalW построение обнаруживает, что как R616, так и V620 являются высоко консервативными аминокислотами среди видов от рыбок данио до кур, крыс. мышей и человека, подчеркивая их функциональное значение м обе замены, как предполагается, локализуются в TRPV4 трансмембранном регионе непосредственно вблизи отверстия канала.

TRPV4 канал может быть активирован различными стимулами: теплом, механически (extracellular osmolality) и химически (lipid agonists)s (3). Чтобы проверить эффект мутаций на активность белка, R616Q и V620I мутантные, вместе с белком дикого типа, экспрессировали в почечных клетках эмбрионов человека. Оба в конституитивных условиях и в следствие активации с помощью 4-alpha phorbol 12,13-didecanoate, агониста TRPV4, вызывали усиление токов у двух мутантов по сравнению с каналом дикого типа. В то же самое время иммунодетекция подтвердила, что уровни экспрессии сходны как для белка дикого типа, так и мутантных. При сравнении с каналами дикого типа, оба мутанта обнаруживали повышенную активность в ответ на гипотоническое разбухание клеток или 10 µM arachidonic кислоту, подчеркивая тем самым структурную важность функции R616 и V620 во время работы канала.

Rock et al. добавили к имеющимся доказательствам, что TRPV4 влияет на процесс хондрогенеза. TRPV4 известен как механосенсор shear stress (4) и как было показано ранее путем ощущения механических стрессов в суставном хряще, этот белок может являются важным игроком во время гомеостаза хряща (5). Несмотря на это механизм(ы) связи TRPV4 с brachyolmia остаются неясными.

Какие механизмы могут связать TRPV4 с brachyolmia? Rock et al. предлагают три привлекательных сценария (Fig. 1). Во-первых, TRPV4, как было показано, индуцирует sox9, ген тонко регулируемый во время

Fig. 1. Three potential mechanisms linking the TRPV4 gene to brachyolmia were proposed. TRPV4 induces sox9, a gene tightly regulated during development and required for chondrocyte differentiation (a), regulates cellular volume (b) and appears to be involved in ciliary function in osteoblasts and osteocytes (c).

развития (5, 6), и который. как известно, необходим во время дифференцировки хондроцитов (7). Во-вторых, в длинных костях во время процесса эндохондральной оссификации гипертрофия хондроцитов представляет собой одну из важных физиологических ступеней. Во время этого процесса клетки из центральной области хрящевого зачатка подвергаются гипертрофии, увеличивают объем жидкости своих клеток почти в 20 раз (8), а позднее замещаются остеобластами (9). Гипертрофия хондроцитов тонко регулируемый процесс, критический для изменений во внеклеточном матриксе и инвазии сосудов и его нарушение вызывает задержку роста (10). TRPV4 регулирует клеточный объём, как продемонстрирована на клеточной линии кератиноцитов человека (11), а TrpV4^-/- мыши обнаруживают нарушение регуляции системного тонуса (tonicity) (12). Вовлечение TRPV4 в эндохондральную оссификацию является стимулирующей работу идеей особенно по сравнению с более ранними предположениями, что гипертрофия хондроцитов регулируется клеточно-автономным способом (10). В-третьих, TRPP2 (PKD2), экспрессирующаяся в остеобластах и остеоцитах (13), взаимодействует TRPV4, и два белка совместно локализуются в первичных ресничках в поляризованных почечных клеток Madin-Darby собак (14), подчеркивая потенциальное вовлечение TRPV4 в функцию ресничек.

Rock et al. впервые увязали TRPV4 calcium-permeable временный рецепторный потенциал со скелетогенезом и и установили участие мутаций с избыточной функцией в патогенезе аутосомно доминантной brachyolmias. Получение дополнительной информации о физиологии TRPV4 усилит наше понимание скелетного развития, а открытие ассоциированных с brachyolmia мутаций откроет новый путь для генетического тестирования и лечения.