Role depozice krystalů v patogenezi osteoartrózy

U 30-60% pacientů s osteoartritidou jsou zjištěny krystaly bazického fosforečnanu vápenatého (OFC) v kloubní tekutině. Podle A. Swan et al (1994), krystaly obsahující vápník jsou v synoviální tekutině z mnohem většího počtu pacientů s osteoartritidou, avšak vzhledem k příliš malé velikosti krystalů nebo malé množství, které nelze identifikovat pomocí běžných technik. Přítomnost základních fosforečnanu vápenatého, krystaly v synoviální tekutině koreluje s radiologickými známkami kloubní chrupavky degenerace, a je spojena s velkým objemem exsudátu ve srovnání s výpotkem v kolenních kloubů bez krystalů. Studie faktorů ovlivňujících progrese gonartróza ukázalo, že ukládání krystalů pyrofosforečnanu vápenatého, dihydrát (PFKD) je prediktorem nepříznivé klinické a radiologické výsledky. Ve studii u starších pacientů zjistil, že osteoartritida je spojena s chondrokalcinózou, a to zejména v bočním tibiofemoralnom oddělení kolenního kloubu a prvním třem metakarpofalangeálních kloubů. Často u pacientů s osteoartritidou jsou detekovány oba typy krystalů - OFC a PFCD.

Klinicky se degenerace kloubní chrupavky, způsobená ukládáním krystalů obsahujících vápník, liší od výskytu primární osteoartrózy. Pokud by krystaly byly jednoduchým epifenomenem degenerace chrupavky, byly by nalezeny v kloubech, které jsou nejčastěji postiženy primární osteoartrózou, tj. V kolene, bedra, malých kloubech rukou. Naopak, onemocnění ukládání krystalů častěji postihuje atypické pro primární klouby osteoartrózy - rameno, zápěstí, ulnar. Přítomnost krystalů v kloubní (exsudátové) tekutině je spojena s vážnější degenerací kloubní chrupavky. Otázka, co je příčinou a jaký je důsledek, je ukládání krystalů nebo degenerace chrupavky. Mezipoloha je následující předpoklad: primární chrupavka metabolické abnormality vedoucí k jeho degeneraci, ukládání krystalů a sekundární urychluje jeho degradaci (takzvané teorie zesílení smyčky).

Přesný mechanismus poškození kloubních hryasha vápník krystalů není znám, jeho prvky jsou uvedeny níže. Teoreticky krystaly obsahující vápník mohou přímo poškozovat chondrocyty. Nicméně histologicky krystaly zřídka lokalizované u chondrocytů, stále řidčeji je absorbován. Nejpravděpodobnější je fagocytóza krystaly synoviální buňky podšívky s následnou izolací sekrece proteolytických enzymů nebo cytokiny, stimuluje sekreci enzymů chondrocytů. Tento koncept je podpořen role výzkum PFKD vyvolané synovitidy ve vývoji rychle progredující osteoartrózy s pyrofosfát artropatie. V průběhu této studie na králících s osteoartritidou indukovanou částečnou boční meniskektomie v pravém kolenního kloubu byla injekčně difosforečnan vápenatý dihydrát krystalu (1 nebo 10 mg), 1 krát týdně. Ukázalo se, že po 8 injekcích v pravém kolenním kloubu došlo ve srovnání s levým výrazně k závažnějším změnám. Intenzita synoviálního zánětu ve vzájemném vztahu s intraartikulární injekce pyrofosforečnanu vápenatého, krystaly dihydrátu a jejich dávky. Navzdory tomu, že používané v této studii, dávky krystalů PFKD vyšší než ty, které in vivo, výsledky naznačují úlohu PFKD vyvolaného zánětu v progresi osteoartrózy na pyrofosforečnanu artropatie.

Potenciální mechanismy krystalů obsahujících vápník, které indukují poškození kloubní chrupavky, jsou spojeny s jejich mitogenními vlastnostmi, schopností indukovat MMP a stimulovat syntézu prostaglandinů.

Mitogenní účinek krystalů obsahujících vápník. Při kristallas-sotsiirovannyh artropatie často vykazují proliferaci synoviálních buněk obložení, a samotné krystaly pouze částečně zodpovědný za tento proces. Zvýšení počtu synoviálních buněk doprovázené zvýšenou sekrecí cytokinů, které podporují chondrolysis a způsobují vylučování proteolytických enzymů. OFC krystaly v koncentracích zjištěných v patologii kloubů u člověka v závislosti na dávce stimulovaných kultur mitogeneze klidových kožní fibroblasty, synoviálních fibroblastů psů a myší. Krystaly pyrofosfát vápenatý dihydrát, kyseliny močové, síran, uhličitan a fosforečnan vápenatý, zda stimulují buněčný růst. Spuštění a umožnit vrchol ( ³ H) -thymidinu, vyvolané tyto krystaly jsou posunuty o 3 hodiny ve srovnání se sérem stimulaci krevních buněk. Možná je toto časové období nezbytné pro fagocytózu a rozpuštění krystalů. Přidání ovládacích krystalů o stejné velikosti (například diamantový prach nebo částice latexu) není stimulována mitogenezi. Krystaly urátu sodného monohydrátu má slabé mitogenní vlastnosti a výrazně horší než urátu vápníku, což ukazuje na význam mitogenesi v obsahu vápníku v krystalech. Syntetické krystaly CPCH vlastnil mitogenní stejné vlastnosti jako krystalů získaných od pacienta s chondrokalcinózou. Krystaly vápníku mitogenní účinek nebyl důsledkem zvýšení obsahu vápníku v médiu obklopujícím buňky in vitro, jak je hlavní rozpuštěním krystalů fosforečnanu vápenatého v médiu nestimuloval inkorporaci ( ³ H) -thymidinu fibroblastů.

Jeden z navrhovaných mechanismů FCS-indukovaných Mito vznik je následující: abnormální proliferace synoviálních buněk, může být spojena (alespoň částečně) s endocytózy a intracelulární rozpuštění krystalů, což vede ke zvýšení koncentrace Ca ²⁺ v buněčné cytoplazmě a aktivaci vápníku cesty což vede k mitogenezi. Na podporu tohoto konceptu slouží potřebu přímého kontaktu buňky - krystalu stimulovat mitogenezi jako buněčné kultury expozice krystalů způsobené růst buněk a vystavení buňka, zbaven možnosti takového kontaktu, nezpůsobila jejich růst. Za účelem studia fagocytóza potřebovat krystaly následující interakce buňky - křišťálové buňkami kultivovanými s ⁴⁵ Ca-FCS a ( ³ H) -thymidinu. Ukázalo se, že obsahují ⁴⁵ Ca CPCH buňky obsahovat mnohem větší množství ( ³ H) thymidinu než buněk značených bez primární fosforečnan vápenatý. V kultuře makrofágů indukovala cytochalazinová inhibice endocytózy v krystalech inhibici rozpouštění krystalů, což také zdůrazňuje potřebu fagocytózy.

Krystaly obsahující vápník jsou rozpustné v kyselině. Po fagocytóze se krystaly rozpustí v kyselém prostředí s fagolysosomy makrofágů. Chlorochin, chlorid amonný, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 a všechny látky, které zvyšují lysozomální pH v závislosti na dávce inhibuje intracelulární vychytávání a rozpouštění krystalů ( ³ H) -thymidinu Fibro-blasty kultivovány s primárních krystalů fosforečnanu vápenatého.

Přidání krystalů OFC do monovrstvé fibroblastové kultury způsobilo bezprostředně desetinásobné zvýšení obsahu intracelulárního vápníku, které se vrátilo na výchozí hodnotu po 8 minutách. Zdrojem vápníku byl převážně extracelulární iont, protože krystaly bazického fosforečnanu vápenatého byly přidány do živného média bez vápníku. Další zvýšení koncentrace intracelulárního vápníku bylo pozorováno po 60 minutách a trvalo alespoň 3 hodiny. Zde byl zdrojem vápníku fagocytované krystaly rozpuštěné ve fagolysosomech.

Bylo zjištěno, že mitogenní účinek FCS krystalů je podobný jako PDGF jako růstový faktor; jako krystaly OFC vykazují synergii vzhledem k IGF-1 a krevní plazmě. Blokáda IGF-1 snižuje mitogenezi buněk v reakci na OF. PG Mitchell et al (1989) ukázal, že se krystaly FCS indukce mitogeneze fibroblastů Balb / c- ₃ T ₃ vyžadují serin / threonin protein kinázy C (PKC), - jeden z hlavních mediátorů signálů generovaných při vnější stimulace buněk hormonů, neurotransmiterů a faktorů růstu. Snížení PKC aktivitu v buňkách myší Balb / c- ₃ T ₃ inhibuje FCS-zprostředkovanou indukci protoonkogenů c-fos a c-myc, ale nemá žádný účinek na stimulaci těchto onkogenů zprostředkovaných PDGF.

Zvýšení obsahu intracelulárního vápníku po rozpuštění fagocytovaných krystalů není jedinou signalizační cestou pro mitogenezi. Když se růstové faktory jako je PDGF se váže s membránovým receptorem stimuluje fosfolipasu C (fosfo-diesteraza), který gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bisfosfát tvořit intracelulární mediátory - inositol-3-fosfát idiatsilglitserola. První uvolňuje vápník z endoplazmatického retikulu a moduluje aktivitu enzymů závislých na vápníku a vápník / kalmodulin, jako jsou proteinkinázy a proteázy.

R. Rothenberg a H. Cheung (1988) uvádí, zvýšenou degradaci fosfolipázy C fosfatidylinositol 4,5 bifosfátu králíků do synoviálních buněk při reakci na stimulaci s FCS krystalů. Nedávná výrazně zvýšit obsah inositol-1-fosfátu v buňkách s potištěnou ( ³ H), inositolu; vrchol byl dosažen během 1 minuty a trval přibližně 1 hodinu.

Diacyl-glycerol je potenciálním aktivátorem dihydrátu pyrofosforečnanu vápenatého. Vzhledem k tomu, že krystaly CRC zvyšují aktivitu fosfolipázy C, což vede k akumulaci diacylglycerolu, lze proto očekávat zvýšení aktivace PKC. Porovnání PG Mitchell et al (1989) účinky FCS krystalů a PDGF na fibroblasty DNA syntézu Balb / c- ₃ T ₃. V buněčné kultuře byla PKC inaktivována inkubací buněk s forborem fixujícím forbol diester (TFD), analog diacylglycerolu. Prodloužená stimulace s nízkými dávkami TFA snižuje aktivitu PKC, zatímco jediná stimulace s vysokou dávkou se aktivuje. Stimulace syntézy DNA krystaly RPC byla potlačena po inaktivaci PKC, což naznačuje význam tohoto enzymu v OFC-indukované mitogenezi. Dříve GM McCarthy a spoluautoři (1987) prokázali spojení mitogenní odpovědi lidských fibroblastů na krystaly OFC s aktivací PKC. Nicméně krystaly OFC neaktivují fosfatidylinositol-3-kinasu nebo tyrozinkinázy, což potvrzuje skutečnost, že mechanismus aktivace buněk krystaly OPC je selektivní.

Proliferace buněk je řízena skupinou genů nazývaných proto-onkogeny. Proteinové látky a thu, produkty protoonkogenů c-fos a c-shus jsou lokalizovány v buněčném jádru a jsou spojeny se specifickými sekvencemi DNA. Stimulace fibroblastů ZT3 krystaly OCP vede k expresi c-fos po několik minut, která dosahuje maxima po 30 minutách po stimulaci. Indukce transkripce s krystaly OFC nebo PDGF se objevuje během 1 hodiny a dosahuje maxima po 3 hodinách po stimulaci. Nejméně 5 hodin buněk podporuje zvýšenou úroveň transkripce c-fos a c-myc. V buňkách s inaktivovaným PKC je stimulace c-fos a c-muss krystalů RPA nebo TPD významně inhibována, zatímco indukce těchto genů PDGF se nemění.

Zástupci mitogen-aktivované rodiny protein kinázy (MAP K) jsou klíčovými regulátory různých intracelulárních signalizačních kaskád. Jedna podtřída této rodiny - P42 / P44 - reguluje buněčnou proliferaci pomocí mechanismu, který zahrnuje aktivaci protoonkogenů c-fos a c-Jun. OFK- a PFKD krystaly aktivované protein kinázy signální dráhu, která zahrnuje jak P42 a P44, což ukazuje, že úloha této dráhy v mitogeneze indukované krystaly obsahující vápník.

Konečně, při OFC-indukované mitogenezi je zahrnut transkripční jaderný faktor KB (NF-kB), který byl poprvé popsán jako imunoglobulin lehkého řetězce k (IgK) genu. Toto je indukovaný transkripční faktor, důležitý pro mnoho signalizačních cest, protože reguluje expresi různých genů. Indukce NF-kB je obvykle spojena s uvolňováním inhibičních proteinů z cytoplazmy, nazývaných 1kB. Po indukci NF-kB dochází k translokaci aktivního transkripčního faktoru do jádra. OFC krystaly indukovat NF-kB v Balb / c- ₃ T ₃ fibroblasty a fibroplasty z lidské kůže.

Několik cest může být zapojeno do přenosu signálu po aktivaci NF-κB, ale všechny z nich zahrnují protein kinázy, které fosforylují (a tak degradují) 1 kB. Na základě výsledků in vitro studií bylo dříve předpokládáno, že 1 kB slouží jako substrát pro kinázy (např. PKC a protein kinasa A). Bylo však nedávno identifikováno 1 kB kinázový komplex s velkou molekulovou hmotností. Tyto kinázy specificky fosforylují serinové zbytky 1 kB. Aktivace NF-kV TNF-a a IL-1 vyžaduje účinné působení NF-KB-indukující kinázy (NIC) a 1KB kinázy. Molekulární mechanismus aktivace NIC není v současné době znám. Navzdory skutečnosti, že krystaly OFC aktivují jak PKC, tak NF-kV, není známo, do jaké míry mohou být tyto dva procesy propojeny. Vzhledem k tomu, modifikace STB se provádí kinázy fosforylací není vyloučeno roli PKC v indukci NF-krystaly CPCH kV fosforylací a kinázové aktivace STB. Na podporu této koncepce může sloužit jako podpora této koncepce inhibice PKC staurosporinem OFC-krystalinem indukované mitogeneze a exprese NF-KB. Podobně staurosporin může inhibovat kinázu GkV, a proto inhibuje protein kinázu A a další protein kinázy.

Mechanismus RPC-krystalicky indukované mitogeneze ve fibroblastech tedy zahrnuje alespoň dva různé postupy:

• rychlá událost navazující na membránu, která vede k aktivaci PKC a MAP K, indukce NF-KB a protoonkogenů,
• pomalé intracelulární rozpuštění krystalů, které vede ke zvýšení intracelulárního obsahu Ca2 ⁺ a následně k aktivaci řady procesů závislých na vápníku, které stimulují mitogenezi.

[1], [2], [3]

Indukce krystalů obsahujících MMP-vápník

Mediátory poškození tkání s krystaly obsahujícími vápník jsou MMP-kolagenasa-1, stromelysin, 92 kD želatináza a kolagenasa-3.

Vzhledem k tomu, hypotéza byla navrženo spojení mezi CPCH krystalů obsahu a destrukce kloubu tkání, přičemž krystaly CPCH a možná některé kolagenu fagocytovány synoviálních buněk. Stimulované synovvity proliferují a vylučují proteázy. Tato hypotéza byla testována in vitro přidáním přírodních nebo syntetických krystalů RPA, PFCD a dalších do kultury lidských nebo psích synovitiz. Úroveň aktivity neutrálních proteáz a kolagenáz se zvýšila na dávce a byla přibližně 5-8krát vyšší než v kontrolní kultuře buněk, které byly kultivovány bez krystalů.

V buňkách kultivovaných v médiu obsahujícím krystaly byla detekována koindukce mRNA kolagenasy-1, stromelysinu a želatinázy-92 kD s následnou sekrecí enzymů do média.

Krystaly OFC také způsobily akumulaci mRNA kolagenázy-1 a kolagenázy-2 v zralých prasečích chondrocytech s následnou sekrecí enzymů do média.

GM McCarty a spoluautoři (1998) studovali úlohu intracelulárního rozpouštění krystalů v krystalické produkci MMP. Zvýšení lysozomální pH se bafilomitsina depresi intracelulární rozpuštění krystalů a oslabit proliferativní odezvu lidských fibroblastů CPCH krystaly, ale neinhibují syntézu a sekreci MMP.

Krystaly bazického fosforečnanu vápenatého ani PFCD nevyvolaly in vitro produkci IL-1 , na rozdíl od krystalů urátu sodného.

Aktuální údaje jasně ukazují přímou stimulaci produkce MMP fibroblasty a chondrocyty při kontaktu s krystaly obsahujícími vápník.

Symptomy osteoartrózy svědčí o významné roli MMP v progresi onemocnění. Přítomnost krystalů obsahujících vápník zvyšuje degeneraci tkání postižených kloubů.

Stimulace syntézy prostaglandinů

Kromě stimulace růstu buněk, sekreci enzymů vápníku obsahující krystaly způsobují uvolňování prostaglandinu z kultur savčích buněk, zejména PGE ₂. Uvolňování PGE- ₂ ve všech případech dochází v průběhu první hodiny po expozici buněk krystalů. R. Rothenberg (l 987) určí, že hlavním zdrojem kyseliny arachidonové pro syntézu PGE ₂ jsou fosfatidylcholin a fosfatidylethanolamin, a také potvrdil, že fosfolipázou ₂ a patka - dominantní výroba cesta PGE ₂.

V reakci na účinek krystalů CPC může být také uvolněno PGEl. GM McCarty a kol (1993,1994) studovali vliv PGE ₂, PGE, a jeho analogové misoprostol na mitogenní reakci lidských fibroblastů do krystalů CPCH. Všechny tři činidla inhibovaly mitogenní odezvu způsobem závislým na dávce, přičemž PGE a misoprostál vykazovaly výraznější inhibiční aktivitu. PGE a misoprostol, ale ne PGE2 _, inhibovaly akumulaci mRNA kolagenázy v reakci na účinek krystalů OFC.

MG McCarty a N. Cheung (1994) zkoumali mechanismus RPC-zprostředkované aktivace PGE buněk. Autoři ukazují, že PGE - silný induktor intracelulárního cAMP než PGE ₂ a PGE inhibuje OFC indukovanou mitogenezi a produkci MMP cAMP-dependentní signální dráhy. Je možné, že zvýšení produkce PGE indukované krystaly OFK oslabí jejich další biologické účinky (mitogeneze a produkci MMP) zpětnovazební mechanismus.

Zánět vyvolaný krystaly

Vápník krystaly se často nachází v synoviální tekutině pacientů s osteoartritidou, ale s epizodami akutního zánětu leukocytóza vzácné, jak v osteoartrózy a artropatie při kristallassotsiirovannyh (například syndrom „ramenní kloub Milwaukee“). Flogistický potenciál krystalů může být modifikován řadou inhibičních faktorů. R. Terkeltaub et al (1988) prokázali schopnost séra a krevní plazmě významně inhibovat neutrofilní odezva granulotsitovov krystalizuje základní fosforečnan vápenatý. Faktory, které způsobují takovou inhibici, jsou krystalicky vázající proteiny. Zkoumání jednoho z těchto proteinů - a ₂ -HS glykoproteinu (AHSr) - ukázaly, že ANSG je nejúčinnější a specifický inhibitor neutrofilních granulocytů v reakci krystalů CPCH. AHSr - syrovátková bílkovina jaterního původu; Je známo, že ve srovnání s jinými bílkovinami krevního séra je v relativně vysokých koncentracích obsažených v kostní a mineralizované tkáni. Dále AHSr přítomny v „noninflamed“ synoviální tekutiny, a je detekována na primárních krystalů fosforečnanu vápenatého v nativním synoviální tekutiny. Proto není vyloučeno pro modulaci pravděpodobnosti AHSr flogogennogo potenciální jádro krystalů fosforečnanu vápenatého v podmínkách in vivo.

Shrneme-li, uvádíme dva režimy patogeneze osteoartrózy navržených WB van den Berg et al (1999) a M. Sarrabba et al (1996), které kombinují mechanické, genetické a biochemické faktory.