Vloga kristalnih usedlin v patogenezi osteoartritisa

Pri 30-60% bolnikov z osteoartritisom se odkrijejo kristali bazičnega kalcijevega fosfata (OFC) v umetni tekočini. Po A. Swan et al (1994), kristale, ki vsebujejo kalcij, so v sinovialni tekočini iz veliko večje število bolnikov z osteoartritisom, vendar se zaradi pretirano majhnih kristalov ali majhno količino, ne more biti označene z običajnimi tehnikami. Prisotnost osnovnih kalcijev fosfat kristalov v sinovialni tekočini sovpada z radiološkimi znaki sklepnega degeneracijo hrustanca, ki je povezan z velikim volumnom izločka v primerjavi z izlivom v kolenskih vezi brez kristalov. Študija dejavnikov, ki vplivajo na rentgensko napredovanje gonartroza je pokazala, da je odlaganje kristalov kalcijev pirofosfat dihidrata (PFKD) napovednik neželenih kliničnih in radiološki rezultata. V študiji pri starejših bolnikih je pokazala, da osteoartritis je povezana z hondrokalcinoze, zlasti v stranskem tibiofemoralnom oddelku kolenskega sklepa in prvi trije od metacarpophalangeal sklepov. Pogosto pri bolnikih z osteoartritisom odkrivata obe vrsti kristalov - OFC in PFCD.

Klinično je, da se degeneracija sklepnega hrustanca, ki jo povzroča depozicija kristalov, ki vsebujejo kalcij, razlikuje od tiste pri primarnem osteoartritisu. Če so bili kristali preprost epifenomen hruške degeneracije, bi jih našli v sklepih, ki jih najpogosteje prizadene primarni osteoartritis, tj. V kolenu, kolku, majhnih sklepih rok. Nasprotno, bolezen depozicije kristalov pogosto prizadene netipične pri primarnih sklepih osteoartroze - ramena, zapestja, ulnarja. Prisotnost kristalov v skupni (eksudatni) tekočini je povezana s težjo degeneracijo sklepnega hrustanca. Vprašanje, kaj je vzrok in kakšna je posledica je odlaganje kristalov ali degeneracija hrustanca. Vmesni položaj je naslednja domneva: primarna hrustanec metabolična anomalije vodi do njegovega degeneracije, usedanje kristalov in sekundarni pospešuje njegovo razgradnjo (tako imenovani teorija pomnoževanja zank).

Natančen mehanizem poškodb sklepnega hrustanca s kristalom, ki vsebuje kalcij, ni znan, njeni posamezni elementi so navedeni spodaj. Teoretično kristali, ki vsebujejo kalcij, lahko neposredno poškodujejo hondrocite. Vendar pa s histološkim pregledom kristali redko lokalizirajo v bližini hondrocitov, jih pa jih manj pogosto absorbirajo. Najbolj verjetna je fagocitozo kristale sinovialna oblog celic s sledečo izolacijo s proteolitičnih encimov ali citokinov izločanja, stimulira izločanje encimov preko hondrocitov. Ta koncept potrjuje proučevanje vloge sinovitisa, povzročenega s PFCD, pri razvoju hitro napredujočega osteoartritisa pri pirofosfatni artropatiji. V okviru te študije pri kuncih z osteoartritisom inducirano delno stransko meniscectomy v desno koleno injiciramo kalcijev pirofosfat dihidrat kristal (1 ali 10 mg), 1-krat na teden. Izkazalo se je, da so po 8 injekcijah v desnem kolenskem sklepu bistveno bolj resne spremembe v primerjavi z levim. Intenzivnost sinovialne vnetja povezana z intraartikularna injekcije kalcijev pirofosfat dihidratni kristalov in njihovo odmerka. Kljub temu, da se uporablja v tej študiji, odmerki kristalov PFKD presegajo tiste vivo, rezultati kažejo na vlogo PFKD-inducirano vnetje na napredovanje osteoartritisa na pirofosfatnega artropatije.

Potencialni mehanizmi kristal vsebujočega kristala, ki povzročajo poškodbo sklepnega hrustanca, so povezani z njihovimi mitogeni lastnostmi, zmožnostjo indukcije MMP in stimulacijo sinteze prostaglandinov.

Mitogenski učinek kristalov, ki vsebujejo kalcij. V kristalosocialnih artropatijah pogosto opazimo proliferacijo celic sinovijske obloge, sami kristali pa so le delno odgovorni za ta proces. Povečanju števila sinovijskih celic spremlja povečano izločanje citokinov, ki spodbujajo hondrolizo in povzročajo izločanje proteolitičnih encimov. OFC kristali koncentracij, ugotovljenih v patologije sklepov pri človeku v odvisnosti od odmerka stimuliranih mitogenesis kultur ležijo kožne fibroblaste, sinovialna fibroblastov psi in miši. Kristali kalcijevega pirofosfat dihidrata, urata, sulfata, karbonata in ali kalcijev fosfat spodbuja rast celic. Zagon in omogočiti vrh ( ³ H) -timidina, inducirane ti kristali zamaknjene za 3 ure v primerjavi z serumu stimulacijo krvnih celic. Morda je to časovno obdobje potrebno za fagocitozo in raztapljanje kristalov. Dodajanje kontrolnih kristalov iste velikosti (npr. Delci diamantnega prahu ali lateksa) niso spodbudili mitogeneze. Kristali natrijev urat monohidrata ima šibke mitogene lastnosti in bistveno slabša od velikosti delcev kalcijevega urata, ki navaja pomembnost mitogeneza vsebnosti kalcija v kristalih. Sintetični kristali OFC so imeli enake mitogene lastnosti kot kristali, dobljeni pri bolnikih s hondrokalcinozo. Kalcij kristali mitogenega učinka ni bila posledica povečanja vsebnosti kalcija v mediju, ki obdaja celico in vitro, kot glavno z raztapljanjem kalcijevega fosfata kristalov v mediju ni spodbudila vključevanje ( ³ H) -thymidine fibroblastih.

Eden od predlaganih mehanizmov FCS-induciranih mito Genesis je naslednja: nenormalno širjenje sinovialnih celic je lahko povezano (vsaj delno) z endocitozo in znotrajceličnih raztopitvi kristalov, kar vodi do povečanja koncentracije Ca ²⁺ v celično citoplazmo in aktivacije apnenega poti vodi do mitogeneza. V podporo temu konceptu služi potrebo po neposrednem stiku celice - kristal za spodbujanje mitogenesis kot celični kulturi priročniku kristalov povzroča rast celic in izpostavljenost celica, odvzeta možnost takšnega stika, ni povzročil njihovo rast. Za preučevanje fagocitozo potrebujemo kristale po interakciji Celica - kristalnih celice, gojene pri ⁴⁵ Ca-FCS in ( ³ H) -thymidine. Izkazalo se je, da vsebujejo ⁴⁵ Ca CPCH celice vključujejo veliko večje število ( ³ h) timidina, kot celice, označene brez primarne kalcijev fosfat. Zatiranje makrofagnih kultura citohalazina endocitozo kristalov povzroča inhibicijo raztapljanje kristalov, ki poudarja tudi potrebo fagocitozo.

Kalcijevih kristalov so topna v kislini. Po fagocitozo kristali raztopijo v kislem mediju fagolizosomsko makrofagov. Klorokin, amonijev klorid, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 in vseh zdravil, ki povečajo lizosomski pH v odvisnosti od odmerka inhibira znotrajcelično vnos in raztapljanje kristalov ( ³ H) -thymidine fibro-blastov kultiviramo s primarnimi kristali kalcijevega fosfata.

Dodajanje OFC kristalov v enobarvno fibroblastno kulturo je povzročilo takojšnje desetkratno povečanje intracelularne vsebnosti kalcija, ki se je po osmih letih vrnil na izhodiščno vrednost. Vir kalcija je bil predvsem zunanji celični ion, saj so kristali osnovnega kalcijevega fosfata dodali k prehrani brez kalcija. Naslednje povečanje intracelularne koncentracije kalcija smo opazovali po 60 minutah in trajali vsaj 3 ure. Tu je bil vir kalcija fagocitiziranih kristalov, raztopljenih v fagolizozoma.

Ugotovljeno je bilo, da je mitogenega učinka FCS kristali podobna PDGF kot rastni faktor; kot je ta, da FCS-kristali kažejo sinergizem v zvezi z IGF-1 in krvno plazmo. Blokada IGF-1 zmanjšuje mitogenesis celic v odzivu na OFC. PG Mitchell et al (1989) so pokazali, da Kristale FCS-indukcija mitogenesis fibroblastov Balb / c- ₃ T ₃ zahtevajo serin / treonin protein-kinaze C (PKC) - ena od glavnih mediatorjev signalov generiranih preko zunanje stimulacija celic hormonov, nevrotransmiterjev in dejavnikov rast. Zmanjšanje PKC aktivnosti v celicah Balb / c- ₃ T ₃ inhibira FCS-mediirana indukcija protooncogenes C-fos in c-myc, nima pa vpliva na stimulacijo teh onkogenov, posredovanih s PDGF.

Povečana intracelularni Vsebnost kalcija po raztapljanja phagocytized kristal - ni edina pot za mitogeneza signala. Ko rastnih faktorjev, kot so PDGF veže z membranskim receptorjem stimulira fosfolipaze C (fosfo-diesteraza), ki gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bifosfat da se tvori znotrajcelično sle - inozitol-3-fosfat idiatsilglitserola. Prvi se sprošča kalcij iz endoplazemski retikulum z moduliranjem aktivnosti kalcija odvisne in kalcij / kalmodulin odvisnih encimov kot proteinske kinaze in proteazami.

R. Rothenberg in H. Cheung (1988) je poročal izboljšano degradacijo fosfolipaze C fosfatidil 4,5-bifosfat zajcev v sinovialnih celic kot odziv na stimulacijo s FCS-kristali. Nedavna znatno poveča vsebnost inozitol-1-fosfata v celicah z oznako ( ³ H), inozitol; vrh je bil dosežen v 1 minuti in traja približno 1 uro.

Diacil-glicerol je potencialni aktivator kalcijevega pirofosfat dihidrata. Ker CRC kristali povečajo aktivnost fosfolipaze C, kar vodi do kopičenja diacilglicerola, lahko pričakujemo povečanje aktivacije PKC. PG Mitchell in soavtorji (1989) so primerjali učinek kristalov RPC in PDGF na sintezo DNA s fibroblastami Balb / c- ₃ T ₃. V celični kulturi je bila PKC inaktivirana z inkubacijo celic s forbol-diesterom (TFA), ki supresira tumor, analogom diacilglicerola. Podaljšana stimulacija z nizkimi odmerki TFA zmanjšuje aktivnost PKC, medtem ko se aktivira posamezna stimulacija z velikim odmerkom. Po inaktivaciji PKC smo stimulirali sintezo DNA s kristali RPC, kar kaže na pomembnost tega encima v mitogenezi, ki jih povzroča OFC. Earlier, GM McCarthy in soavtorji (1987) so pokazali povezavo mitogenega odziva človeških fibroblastov s kristali OFC z aktivacijo PKC. Vendar kristali OFC ne aktivirajo fosfatidilinositol-3-kinaze ali tirozin kinaz, kar potrjuje dejstvo, da je mehanizem celične aktivacije s kristalom OPC selektiven.

Proliferacijo celic nadzira skupina genov, imenovanih proto-onkogenov. Proti -onkogeni c-fos in c-shus so lokalizirani v celičnem jedru in so povezani s specifičnimi zaporedji DNA. Stimulacija fibroblastnega RTM-CPCH kristali rezultati pri izražanju c-fos v nekaj minutah, ki doseže največjo 30 minut po stimulaciji. Indukcija transkripcije z mišji kristali OFC ali PDGF se pojavi v 1 uri in doseže največ po 3 urah po stimulaciji. Najmanj 5 h celic podpira povečano stopnjo transkripcije c-fos in c-myc. V celicah z inaktiviranimi PKC stimulacijo c-fos in c-myc kristalov CPCH ali TFD močno pritisnjen, medtem ko je PDGF indukcijo teh genov ne spremeni.

Predstavniki mitogensko aktivirane proteinske kinazne družine (MAP K) so ključni regulatorji različnih intracelularnih signalnih kaskad. En podrazred te družine - P42 / P44 - regulira proliferacijo celic z mehanizmom, ki vključuje aktiviranje protooncogenes c-fos in c-jun. OFK- in PFKD kristali aktivirani protein-kinaze signalne poti, ki vključuje tako P42 in P44, kar kaže, da je vloga tej poti v mitogeneza inducirane kristale, ki vsebujejo kalcij.

Nazadnje, v mitogenezi, ki jo povzroča OFC, je vključen transkripcijski jedrski faktor KB (NF-kB), ki je bil najprej opisan kot imunoglobulin lahke verige do (IgK) gena. To je indukcijski transkripcijski faktor, ki je pomemben za veliko signalnih poti, saj uravnava izražanje različnih genov. Indukcija NF-kB je običajno povezana s sproščanjem inhibitornih proteinov iz citoplazme, imenovane 1kB. Po indukciji NF-kB pride do prenosa aktivnega transkripcijskega faktorja v jedro. OFC kristali povzročajo NF-kB v fibroblastih Balb / c- ₃ T ₃ in fibroblaste človeške kože.

Po prenosu signala po aktiviranju NF-κB lahko sodelujejo več poti, vendar vse vključujejo beljakovinske kinaze, ki fosforilirajo (in tako razkrojijo) 1 kB. Na podlagi rezultatov študij in vitro je bilo predpostavljeno, da 1 kB služi kot substrat za kinaze (npr. PKC in protein kinaza A). Vendar pa je bil nedavno ugotovljen kompleks 1 kB kinaze z veliko molekulsko maso. Te kinaze posebej fosforilirajo serinske ostanke 1 kB. Aktivacija NF-kV TNF-a in IL-1 ukrepa zagotoviti učinkovit kV NF-inducira kinaze (NIK) in 1kV kinazo. Molekularni mehanizem aktivacije NIC trenutno ni znan. Kljub dejstvu, da kristali OFC aktivirajo tako PKC kot NF-kV, ni znano, v kolikšni meri je mogoče povezati ta dva procesa. Ker je sprememba STO izvaja kinaze fosforilacije ni izključena vlogo PKC pri indukciji NF-kristali CPCH kV ga fosfatnem in kinaze aktivacije STB. V podporo temu konceptu lahko zavira PKC z uporabo staurosporina OFC-kristalinične mitogeneze in ekspresijo NF-KB. Podobno lahko staurosporin zavira GkV kinazo in zato zavira protein kinazo A in druge protein kinaze.

Tako mehanizem RPC-kristalinične indukcije mitogeneze v fibroblastih vključuje vsaj dva različna postopka:

• hiter membranski dogodek, ki vodi do aktivacije PKC in MAP K, indukcije NF-KB in proto-onkogenov,
• počasnejša intracelična raztapljanje kristalov, kar vodi k povečanju intracelične vsebnosti Ca2 ⁺ in nato k aktiviranju številnih kalcijevih odvisnih procesov, ki spodbujajo mitogenezo.

[1], [2], [3]

Indukcija kristalov, ki vsebujejo MMP-kalcij

Mediatorji poškodbe tkiva s kalcijem, ki vsebujejo kalcij, so MMP-kolagenaza-1, stromelizin, 92 kD želatinaze in kollagenaza-3.

Glede na hipoteza je bila predlagana povezava med CPCH kristalov vsebini in skupno uničenje tkiva, pri čemer kristali CPCH in morda nekaj kolagena z sinovialnih celic fagocitirane. Stimulirane sinovice se razširijo in izločajo proteaze. To hipotezo smo preizkusili in vitro z dodajanjem naravnih ali sintetičnih kristalov RPA, PFCD in drugih v kulturo sinovitisov človeka ali psa. Raven aktivnosti nevtralnih proteaz in kolagenaz se je od odmerka odvisna od odmerka in je bila približno 5-8-krat večja kot pri kontrolni kulturi celic, ki so bile gojene brez kristalov.

Celice gojimo v srednji kristallsoderzhaschey, mRNA Zaznali coinduction kolagenaze-1, stromelizina in gelatinaze, 92 kDa encime in nato s sekrecijo v mediju.

OFC kristali povzročil tudi akumulacijo mRNA kolagenaze-1 in kolagenaze-2 v zrelih hondrocitov prašičih z naknadnim izločanja encima v medij.

GM McCarty in soavtorji (1998) sta proučevala vlogo intracelične raztapljanja kristalov v kristalizirani proizvodnji MMP. Povečanje lizosomalnih pH z bafilomitsina depresivno intracelularno raztapljanje kristalov in oslabijo proliferativnega odziva človeških fibroblastov do CPCH kristale, vendar ne zavira sintezo in izločanje MMP.

Niti kristali osnovnega kalcijevega fosfata niti PFCD niso povzročili produkcije IL-1 in vitro, v nasprotju s kristali natrijevega uata.

Trenutni podatki jasno kažejo na direktno stimulacijo proizvodnje MMP s fibroblasti in hondrociti ob stiku s kalcijem, ki vsebujejo kalcij.

Simptomi osteoartritisa pričajo o pomembni vlogi MMP pri napredovanju bolezni. Prisotnost kristalov, ki vsebujejo kalcij, povečuje degeneracijo tkiv prizadetih sklepov.

Stimulacija sinteze prostaglandinov

Poleg stimulacijo celične rasti, izločanje encimov kalcija vsebuje kristale povzroči sproščanje prostaglandina iz kultur celic sesalcev, zlasti PGE ₂. Sproščanje PGE- _{2 se} v vseh primerih zgodi v prvi uri po izpostavitvi celic kristalom. R. Rothenberg (l 987) je ugotovil, da je glavni vir arahidonske kisline za sintezo PGE ₂ so fosfatidilholin in fosfatidiletanolamina, ter potrdili, da fosfolipaze ₂ in STOPALA - prevladujoča proizvodna pot PGE ₂.

V odgovor na učinek kristalov CPC se lahko sprosti tudi PGE1. GM McCarty in soavtorji ( 1993, 1994 ) sta preučevala učinek PGE ₂, PGE in njegovega analognega misoprostola na mitogeni odziv človeških fibroblastov v OFC kristale. Vse tri snovi so zavirale mitogeni odziv na odmerno odvisen način, pri čemer so PGE in misoprostal pokazali izrazitejšo inhibicijsko aktivnost. PGE in misoprostol, vendar ne PGE _{2, so} zavirali kopičenje mRNA kolagenaze kot odgovor na učinek OFC kristalov.

MG McCarty in N. Cheung (1994) sta raziskali mehanizem aktivacije PGE celic, ki ga je posredoval RPC. Avtorji so pokazali, da PGE - močan induktor intracelularne cAMP kot PGE ₂ in PGE inhibira OFC-inducirano mitogenesis in proizvodnjo MMP s cAMP-odvisna signalne poti. Možno je, da povečanje proizvodnje PGE, ki ga povzročajo kristali OFK, oslabi druge biološke učinke (mitogenezo in proizvodnjo MMP) z mehanizmom povratnih informacij.

Vnetje, ki ga povzročajo kristali

Apnenega kristale pogosto najdemo v sinovialni tekočini bolnikov z osteoartritisom, vendar z epizod akutnega vnetja levkocitoza redke kot osteoartrozi in artropatije na kristallassotsiirovannyh (npr sindrom "rama skupno Milwaukee"). Phlogistični potencial kristalov lahko spremenimo s številnimi inhibitornimi faktorji. R. Terkeltaub s sodelavci (1988) so pokazale zmožnost serumu in krvne plazme znatno inhibira odziv nevtrofilcev granulotsitovov kristalizira osnovni kalcijev fosfat. Dejavniki, ki povzročajo tako inhibicijo, so kristalno vezani proteini. Preizkus enega od teh proteinov - z ₂ -HS glikoprotein (AHSr) - je pokazala, da je ANSG najmočnejše in specifični zaviralec nevtrofilcev granulocitov v odgovor kristalov CPCH. Protein AHSr - sirotke iz jetrnega izvora; Znano je, da v primerjavi z drugimi serumske proteine to v relativno visokih koncentracijah v kosteh in mineralizirane tkiva. Nadalje AHSr prisoten v "noninflamed" sinovialno tekočino, ki je zaznan na primarnih kristali kalcijevega fosfata v rodni sinovialni tekočini. Tako ni izključena za moduliranje verjetnosti AHSr flogogennogo potencialno jedro kalcijev fosfat kristalov v pogojih in vivo.

Če povzamemo, predstavljamo dve shemi patogeneze osteoartritisa predlaganih WB van den Berg et al (1999) in M. Sarrabba s sodelavci (1996), ki združujejo mehanske, genetskih in biokemijskih dejavnikov.