Popravila sklepnih hrustanca in rastnih dejavnikov v patogenezi osteoartritisa

Z napredovanjem biotehnologije, zlasti kloniranja tehnologije, v zadnjem času intenzivno neguje seznam rastnih faktorjev, ki, pri čemer so anabolični dejavniki so pomembni, vendar ne povsem jasno vlogo v patogenezi osteoartritisa.

Prva skupina rastnih faktorjev, o katerih bomo razpravljali v nadaljevanju, so IGF. V serumu so v velikih količinah, imajo več skupnih lastnosti z insulinom. IGF-2 je bolj značilen za embrionalno stopnjo razvoja, IGF-1 pa je prevladujoča skupina pri odraslih. Obe predstavniki te skupine delujejo tako, da se vežejo na receptorje I tipa IGF. Če IGF-2, funkcija je neznana, je vrednost IGF-1 določeno - je sposoben stimulirvovat proteoglikan sintezo preko hondrocitov in pomembno zaviranje katabolne procese sklepnega hrustanca. IGF-1 je glavni anabolični dražljaj za sintezo proteoglikanov s hondrociti, prisoten v serumu in sinovialni tekočini. IGF-1 je pomemben dejavnik pri gojenju hondrocitov pri eksperimentalnih modelih modelov holeremije in vitro. Predlaga se, da IGF-1 vstopi v sinovialno tekočino iz krvne plazme. Poleg običajne hondrociti dobimo dva dejavnika - ekspresije IGF-1 in IGF-2, se zazna v sinovialni ovojnici in hrustanca bolnikov z osteoartritisom. IGF-1 pri normalnem hrustanču nima mitogenih lastnosti, lahko pa stimulira proliferacijo celic v poškodovanem matriksu, kar kaže na sodelovanje pri reparativnih procesih.

Biološko aktivne snovi, ki spodbujajo reparacijo in zmanjšujejo poslabšanje sklepnega hrustanca

• Insulin
• Gamma-interferon
• Rastni hormon, androgeni
• Somatomedini (IPF-1 in -2)
• TGF-beta (faktor rasti tkiva)
• Rastni faktor, ki izhaja iz trombocitov
• Glavni rastni faktor fibroblastov
• EGF
• Il-1 receptorski antagonist
• TNF-a-vezavni proteini
• Zaviralci tkiv metaloproteaz
• ₂ -makrogloʙulin
• alfa-antitripsin
• Bolhe, makroglobulin
• Pg-antihimotripsin

Ukrepi IGF-1 in IGF-2 nadzirajo različni IGF-vezavni proteini (IGF-SB), ki jih proizvajajo tudi hondrociti. IGF-Sa lahko deluje kot nosilec, in tudi imajo, IGF blokira aktivnost izoliramo iz sklepnega hrustanca pacientov sosteoartrozom celic dobimo dodatno količino IGF-Sa, kar kaže, da blokira teh učinkov IGF. J. Martel-Pelletier s sodelavci (1998) so pokazali, da čeprav IGF-1 Sinteza v hrustanca pri osteoartritisu povečuje rahlo hondrocitov odziv na IGF-1 stimulacijo. Izkazalo se je, da je ta pojav (vsaj delno) povezan z zvišanjem ravni IGF-SB. IGF-SB ima visoko afiniteto za IGF in je pomemben biomodulator svoje aktivnosti. Do sedaj je bilo raziskanih sedem vrst IGF-SB, motnja regulacije IGF-SB-3 in IGF-SB-4 pa ima pomembno vlogo pri osteoartritisu.

Druga kategorija dejavnikov rasti, ki imajo razlićne ućinke na hondrocite, vkljućuje rastni faktor, pridobljen iz trombocitov (PDGF), FGF in TGF-beta. Te dejavnike proizvajajo ne le hondrociti, temveč tudi aktiviran sinovitis. FGF ima tako anabolične kot katabolne lastnosti, odvisno od koncentracije in stanja sklepnega hrustanca. PDGF sodeluje pri vzdrževanju homeostaze VKM za sklepni hrustanec brez očitnih mitogenih lastnosti. Za ta rastni faktor je znana sposobnost krepitve sinteze proteoglikanov in zmanjšanja njihove degradacije.

TGF-beta je še posebej zanimiv za proučevanje njene vloge pri patogenezi osteoartritisa. Je član velikega TGF-ja naddružine, ima pogoste funkcionalne in signalne lastnosti z novo odkritimi rastnimi faktorji BMP (kostne morfogenetske beljakovine).

TGF-beta - pleiotropen faktor: po eni strani, da ima imunosupresivne lastnosti, na drugi strani - je kemotaktični faktor in močan stimulator fibroblastnega proliferacije. Edinstvene lastnosti TGF-beta so sposobnost zaviranja sproščanja encimov iz različnih celic in znatno povečanje proizvodnje inhibitorjev encimov (npr. TIMP). TGF-beta velja za pomembnega regulatorja poškodbe tkiva zaradi vnetja. Torej, v tkivu sklepnega hrustanca TGF-beta bistveno stimulira proizvodnjo matriksa s hondrocitijami, še posebej po predhodni izpostavljenosti temu faktorju. Normalni hrustanec ni občutljiv na TGF-beta. Pri bolnikih z OA TGF-P spodbuja proizvodnjo aggrecana in majhnih proteoglikanov v sklepni hrustanec.

TGF-beta proizvaja veliko celic, zlasti hondrocitov. Izdaja se v latentni obliki, povezani s posebnim proteinom, imenovanim "beljakovine, povezane z latenco" (BAL). Disociacijo s tem proteinom izvajajo proteaze, ki se v vnetnih tkivih proizvajajo v velikih količinah. Poleg TGF-beta, ki ga proizvajajo aktivirane celice, je latentna oblika tega faktorja pomemben element reaktivnosti TGF-beta v tkivih po lokalni poškodbi. TGF-beta v znatni količini vsebuje sinovialno tekočino, sinovialno membrano in hrustanec sklepa, ki ga prizadene osteoartritis. V poškodovanih mest tkivnega kadar obstajajo inflamatorni infiltrati zaznajo soizražanjem TNF in IL-1, ker je na območjih z znaki fibroze zazna le ekspresijo TGF-beta.

Inkubacija kulture hondrocitov, pridobljenih pri bolnikih z osteoartritisom s TGF-beta, povzroči pomembno povečanje sinteze proteoglikanov s temi celicami. Stimulacija TGF-beta normalnih hondrocitov povzroči povečanje sinteze proteoglikanov šele po večdnevnih inkubacijah. Morda je to čas, ki ga je treba spremeniti fenotip celic pod vplivom TGF-beta (npr, spremeniti tako imenovano kompartmentalizacije proteoglikanov: novonastale proteoglikani se nahaja le okoli hondrocitov).

Znano je, da je aktivacija sinteze rastnih faktorjev, zlasti TGF-beta, pomembna povezava v patogenezi fibroze ledvic in jeter, tvorbe brazgotine med zdravljenjem ran. Povečana obremenitev hondrocitov in vitro povzroča prekomerno TGF-beta, medtem ko je zmanjšanje sintezo proteoglikanov po okončine imobilizacijo lahko izravna z TGF-beta. TGF-beta povzroči nastanek osteofitov v obrobnem območju sklepov kot mehanizem za prilagoditev spremembam obremenitve. IL-1, ki povzroča zmeren vnetni proces pri sinoviji kot odziv na poškodbe sklepov, spodbuja nastanek hondrocitov s spremenjenim fenotipom, ki povzroči prekomerno količino.

Ponavljajoče lokalno injekcijo rekombinantnega TGF-beta pri visokih koncentracijah stekel k razvoju osteoartritisa pri miši C57B1 linijo - tvorbi osteofiti, kar je značilno za ljudi osteoartritis ter večje izgube proteoglikanov v "valovita meja" območje.

Razumeti odvečno TGF-beta je znano, da spremeni hrustanec, je treba poudariti, da izpostavljenost TGF-P inducira značilen fenotip sprememba hondrocitov podrazred sintetiziranih proteoglikanov in krši normalne integracije ECM komponentami. In IGF-1 in TGF-beta stimulira sintezo proteoglikanov preko hondrocitov gojene v alginat, vendar ta inducira tudi tako imenovane Kompartmentalizacija proteoglikane. Poleg tega je bilo ugotovljeno, da TGF-beta povečuje kolagenaze-3 (MMP-13) v aktiviranih hondrocitov ki odstopa od splošnega pojma TGF-beta kot faktor, ki nasprotno zmanjšuje izpust škodljivih proteaz. Čeprav ni znano, ali je sinteza MMP-13, povzročena s TGF-beta, vključena v patogenezo OA. TGF-beta ni le stimulira proteoglikan sintezo, ampak tudi prispeva k njihovi odlaganja v vezi in kit, povečanje togosti in zmanjšanje gibljivosti v sklepih.

CIP so člani družine TGF-beta. Nekateri od njih (CML-2, CML-7 in CMS-9) imajo lastnost spodbujanja sinteze proteoglikanov s hondrociti. CMP izvajajo svoje učinke tako, da se vežejo na specifične receptorje na celični površini; signalne poti TGF-beta in CMS so nekoliko drugačne. Podobno kot TGF-beta se signal s CMP prenaša prek receptorskega kompleksa serin / treonin kinaze tipa I in II. V tem kompleksu receptor tipa II istrans-fosforilira in aktivira receptorje tipa I, ki prenaša signal na signalne molekule, imenovane Smad. Po prejemu signala Smad so hitro fosforilirani. Zdaj je znano, da so smad-1, -5 in -8 fosforilirani v signalni poti CMP in Smd-2 in Smad-3 v signalni poti TGF-beta. Nato ime Smad je povezano z Smad-4, kar je skupnega za signalizacijske poti vseh predstavnikov TGF-beta naddružine. To dejstvo pojasnjuje prisotnost navzkrižnih funkcij članov naddružine TGF-beta, kot tudi fenomen vzajemnega zaviranja signalnih poti za TGF-beta, in Komisijo do tekmovanja za skupne sestavne dele. Ne tako dolgo nazaj je bil identificiran še en razred beljakovin Smad, ki ga predstavljajo Smad-6 in -7. Te molekule delujejo kot regulatorji signalnih poti TGF-beta in CML.

Kljub temu, da je spodbujevalni učinek na Komisijo za dolgo časa, sinteza proteoglikani, so znani po svoji vlogi pri urejanju funkcijo sklepnega hrustanca ostaja sporen zaradi znane sposobnost, da izzove dedifferentiation iz omenjenega centra celice stimulirajo kalcifikacija in kostno tvorbo. M. Enomoto-Iwamoto in sodelavci (1998) so pokazali, da je potrebna interakcija z Ilc tipa II receptorja ILC ohraniti diferencirano fenotip hondrocitov in nadzorom nad njihovo proliferacijo in hipertrofije. Po LZ Sailor et al (1996), Ilc-2 podpira hondrocitičnega fenotipa v kulturi za 4 tedne, brez povzročanja hipertrofije. KMP-7 (identična osteogeni protein-1) podpira globoko zrel kondrocitno fenotip hrustanca kultivirali v alginat.

Uvedba KMP-2 in -9 v kolenski sklep miši je povečala sintezo proteoglikanov za 300% in znatno več kot TGF-beta. Vendar se je spodbujevalni učinek izkazal za začasnega, po nekaj dneh pa se je stopnja sinteze vrnila na prvotno. TGF-beta povzročilo daljšo stimulacijo sinteze proteoglikanov, kar je verjetno posledica samoindukcijo TGF-beta in preobčutljivosti hondrocitov tega dejavnika.

TGF-beta je odgovoren za hondrofitov tvorbe, ki se lahko šteje za neželene učinke svojega delovanja, KMP-2 spodbuja tudi hondrofitov nastanek, vendar v drugi sklepni del robu (predvsem v ploščo rasti).

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]

Morfogenetski proteini hrustanca

Morfogenetski proteini hrustanca (XMP-1 in -2) so še en predstavnik superfamilije TGF-beta, potrebni za tvorbo hrustanca tkiva med razvojem okončin. Mutacija gena HMP-1 povzroča hondrodizplazijo. Morda ima KMP bolj selektiven profil hrustanca. Kljub dejstvu, da lahko TGF-beta in CML stimulirajo hondrocite, lahko delujejo na številnih drugih celicah, zato lahko njihovo uporabo pri popravljanju hrustanca spremljajo neželeni učinki. Obe vrsti CMP najdemo v hrustancu zdravih sklepov, ki jih prizadene osteoartroza, prispevajo k popravilu ECM za sklepni hrustanec po encimski razgradnji, ki podpira normalni fenotip.

[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17]

Sinergija rastnih dejavnikov

En dejavnik rasti se lahko spodbudi sam, kot tudi drugi dejavniki rasti, ta interakcija je fino urejena. Na primer, FGF skupaj z drugimi faktorji rasti zagotavlja učinkovitejšo popravilo sklepnega hrustanca po travmatični okvari. IGF-1 skupaj s TGF-beta pomembno inducira normalni fenotip hondrocitov, kadar so kultivirani in vitro. Dokazano je bilo, da TGF-beta posega v proizvodnjo IGF-1 in IGF-SB ter tudi depoforrira receptor IGF-1, spodbuja vezavo IGF-1. V intaktnem hrustancu miši smo opazili sinergijo IGF-1 s številnimi rastnimi dejavniki. Vendar pa blage reakcije hondrocitov v IGF-1 ni mogoče izravnati z uporabo v kombinaciji z drugimi rastnimi faktorji.

Interakcija anaboličnih in destruktivnih citokinov

Faktorji rasti kažejo kompleksno interakcijo z IL-1. Predhodna izpostavitev hondrocitov v FRF na primer povečuje sproščanje proteaz po izpostavitvi IL-1; morda je to posledica povečanja izražanja receptorjev IL-1. PDGF stimulira IL-1-odvisno sprostitev proteaz, vendar pa zmanjšuje IL-1 pogojenega inhibicijo proteoglikana sinteze. To lahko pomeni, da lahko nekateri dejavniki rasti hkrati spodbujajo postopek popravljanja hrustanca in prispevajo k njegovemu uničenju. Drugi rastni faktorji, kot IGF-1 in TGF-P, stimulira sintezo sklepnega matrice in inhibirajo IL-1 posredovane razgradnjo sklepnega hrustanca, t.j. Njihova dejavnost je povezana le s popravilom tkiva. Taka interakcija ni odvisna od predhodne izpostavljenosti hondrocitom IL-1. Zanimivo je, da se kinetika IL-1 in TGF-beta različni učinki: sposobnost TGF-beta, da inhibira razgradnjo sklepnega hrustanca reduciramo do počasnega delovanja TIMP mRNA. Po drugi strani pa obstaja povečanje ravni hNOC in N0 v odsotnosti TGF-beta. Glede na NO odvisnega supresivno učinek IL-1 na proteoglikana sintezi s hondrocitov, lahko pojasnimo, zakaj opazujemo veliko močnejšo odpornost proti TGF-beta IL-1-odvisno inhibicijo sinteze proteglikanov primerjavi z uničenjem proteoglikani in vivo.

V študiji pri miših, ki smo injicirali intraartikularno IL-1 in rastni dejavniki, je bilo dokazano, da TGF-beta bistveno antagonizira IL-1 pogojenega inhibicije proteoglikana sinteze sklepnega hrustanca, ker Ilc-2 ni sposoben takega izogibanja: stimulacijski svoj polni potencial inhibiral IL-1 tudi pod pogojem visoke koncentracije CMP-2. Omeniti je treba, da je v odsotnosti IL-1 KMP-2 močno spodbudila proteoglikan sintezo intenzivno kot TGF-beta).

Tudi vpliv na sintezo proteoglikanov, TGF-beta pomembno vplivajo tudi na IL-1-inducirano zmanjšanje vsebnosti proteoglikanov v hrustanca. Morda, odvisno od relativne koncentracije IL-1 in TGF-beta, se vsebnost proteoglikanov zmanjša ali poveča. Zanimivo je, da so zgoraj opisane odpornost proti IL-1 in TGF-beta v debelini hrustanca opazili, vendar ti učinki bližini robov ni hondrofitov sklepnega površin. Izobraževanje hondrofitov s TGF (3, ki vpliva na hondrogena celice pokostnice, povzroči razvoj hondroblastov in usedanja proteoglikani inducirane. Očitno etihondroblasty ni občutljiva na IL-1.

HL Glansbeek s sodelavci (1998) so preučevali sposobnost TGF-beta-2 in medlaboratorijske nevtralizira inhibicije sinteze proteoglikanov v sklepih iz artritične miši zimozanindutsirovannym (t.j., "čisti" model IL-1-inducirano vnetje). Intraartikularno dajanje izmed TGF-beta bistveno nevtralizirati zaviranje proteoglikana sinteze z vnetjem inducirane, ker Ilc-2 je bila skoraj nesposoben nevtralizirala ta proces IL-1-odvisni. Ponavljajoče injekcije TGF-P v kolenu testiranih živali močno spodbudila proteoglikan sintezo preko hondrocitov, prispevale k ohranitvi obstoječih hrustanca proteoglikanov atrofični vnetje, vendar ne zavira vnetni proces.

Pri preučevanju funkcijo proteoglikansinteziruyuschey kondrocitno eksperimentalnih modelov osteoartritisom pri živalih so vedno opozoriti povišanega in stimulacijo sinteze proteoglikanov v zgodnjih fazah OAB razliko vnetnih modelov v katerih se ugotovi znatno inhibicijo sinteze (IL-1 -zavisimyyprotsess). Povečana aktivnost anaboličnih dejavnikov, vključno z rastnimi faktorji, so opazili pri osteoartritisu, odpravlja delovanja zaviralcev citokinov, kot so IL-1. Med dejavniki rasti je najpomembnejša TGF-beta; CIC-2 verjetno ne bo imela pomembne vloge v tem procesu. Čeprav IGF-1 je sposoben stimulirati proteoglikan sintezo in vitro, v pogojih in vivo je lastnost ni opaziti z lokalno uporabo IGF-1. Morda je to posledica dejstva, da je endogena raven tega faktorja rasti optimalna. V kasnejših stopnjah simptomov osteoartritis pojavijo inhibicijo proteoglikana sinteze, verjetno zaradi prevladujočega učinek IL-1 in neuspeh rastnih faktorjev tako nevtralizirajo zaradi nižje aktivnosti.

Analiza ekspresije rastnih faktorjev pri miših STR / ORT V skladu s spontanim osteoartritisom pokazala povečanje mRNA nivoji TGF-P in IL-1 na poškodovane hrustanca. Treba je opozoriti, da je aktivacija TGF-beta iz latentne oblike pomemben element popravljanja tkiv. Razumevanje vloge TGF-beta otežuje rezultate študije o izražanju receptorjev TGF-beta tipa II pri zajcih ACL linije. Takoj po indukciji osteoartritisa je bila ugotovljena zmanjšana raven teh receptorjev, kar kaže na nezadostno signalno funkcijo TGF-beta. Zanimivo je, da se odkrijejo pomanjkljiva receptorjev TGF-beta 11 miših spontannogoosteoartroza si znakov, kar kaže tudi pomembno vlogo signalnih funkcijo TGF-beta propadanja hrustanca popravila in razvoj osteoartritisa.

Absolutna vsebnost rastni faktorji v sklepih bolnikov z revmatoidnim artritisom ali osteoartritisom lahko znak njihove možne vloge pri patogenezi te bolezni. Kljub dejstvu, da imata spojna mesta osteoartritisom in revmatoidnim artritisom visoko koncentracijo rastnih faktorjev, narava razgradnje in popravila v obeh bolezni so povsem drugačne. Obstajajo lahko tudi druge, kot je poskusil še neznani dejavniki pomembno vlogo pri patogenezi te bolezni ali drugih vidikov pojavov jih raziskali določimo razgradnje in popravila v tkivih sklepov (npr ekspresijo določenih receptorjev na hondrocitov površino, topni receptorji, proteini, ki vežejo ali odstopanj anabolični in uničujoči dejavniki).