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Homogentisic acid induces morphological and mechanical aberration of ochronotic cartilage in alkaptonuria.
Bernardini, Giulia; Leone, Gemma; Millucci, Lia; Consumi, Marco; Braconi, Daniela; Spiga, Ottavia; Galderisi, Silvia; Marzocchi, Barbara; Viti, Cecilia; Giorgetti, Giovanna; Lupetti, Pietro; Magnani, Agnese; Santucci, Annalisa.
Afiliação
  • Bernardini G; Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Leone G; Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Millucci L; Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Consumi M; Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Braconi D; Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Spiga O; Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Galderisi S; Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Marzocchi B; Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Viti C; UOC Patologia Clinica, Azienda Ospedaliera Universitaria Senese, Siena, Italy.
  • Giorgetti G; Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Lupetti P; Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Magnani A; Dipartimento di Scienze della Vita, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
  • Santucci A; Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.
J Cell Physiol ; 234(5): 6696-6708, 2019 05.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-30341892
ABSTRACT
Alkaptonuria (AKU) is a disease caused by a deficient homogentisate 1,2-dioxygenase activity leading to systemic accumulation of homogentisic acid (HGA), that forms a melanin-like polymer that progressively deposits onto connective tissues causing a pigmentation called "ochronosis" and tissue degeneration. The effects of AKU and ochronotic pigment on the biomechanical properties of articular cartilage need further investigation. To this aim, AKU cartilage was studied using thermal (thermogravimetry and differential scanning calorimetry) and rheological analysis. We found that AKU cartilage had a doubled mesopore radius compared to healthy cartilage. Since the mesoporous structure is the main responsible for maintaining a correct hydrostatic pressure and tissue homoeostasis, drastic changes of thermal and rheological parameters were found in AKU. In particular, AKU tissue lost its capability to enhance chondrocytes metabolism (decreased heat capacity) and hence the production of proteoglycans. A drastic increase in stiffness and decrease in dissipative and lubricant role ensued in AKU cartilage. Multiphoton and scanning electron microscopies revealed destruction of cell-matrix microstructure and disruption of the superficial layer. Such observations on AKU specimens were confirmed in HGA-treated healthy cartilage, indicating that HGA is the toxic responsible of morphological and mechanical alterations of cartilage in AKU.
Assuntos
Palavras-chave

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Condrócitos / Alcaptonúria / Ácido Homogentísico / Ocronose Limite: Humans Idioma: En Ano de publicação: 2019 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Condrócitos / Alcaptonúria / Ácido Homogentísico / Ocronose Limite: Humans Idioma: En Ano de publicação: 2019 Tipo de documento: Article