Úloha ukladania kryštálov v patogenéze osteoartritídy

U 30-60% pacientov s osteoartritídou sa zistili kryštály bazického fosforečnanu vápenatého (OFC) v artikulárnej tekutine. Podľa A. Swan et al (1994), kryštály obsahujúce vápnik sú v synoviálnej tekutine z oveľa väčšieho počtu pacientov s osteoartritídou, avšak vzhľadom k príliš malej veľkosti kryštálov alebo malé množstvo, ktoré nie je možné identifikovať pomocou bežných techník. Prítomnosť základných fosforečnanu vápenatého, kryštály v synoviálnej tekutine koreluje s rádiologickými známkami kĺbovej chrupavky degenerácie, a je spojená s veľkým objemom exsudátu v porovnaní s výpotkom v kolenných kĺbov bez kryštálov. Štúdia faktorov ovplyvňujúcich progresie gonartróza ukázalo, že ukladanie kryštálov Pyrofosforečnan vápenatého, dihydrát (PFKD) je prediktorom nepriaznivé klinické a rádiologické výsledky. V štúdii u starších pacientov zistil, že osteoartritída je spojená s chondrokalcinóze, a to najmä v bočnom tibiofemoralnom oddelení kolenného kĺbu a prvým trom metakarpofalangeálních kĺbov. Často sa u pacientov s osteoartritídou detegujú oba typy kryštálov - OFC a PFCD.

Klinicky sa degenerácia kĺbovej chrupavky, spôsobená ukladaním kryštálov obsahujúcich vápnik, líši od degenerácie v primárnej osteoartritíde. Ak by boli kryštály jednoduchým epifenémom degenerácie chrupavky, našli by sa v kĺboch, ktoré sú najčastejšie postihnuté primárnou osteoartrózou, t.j. V kolene, bedra, malých kĺbov rúk. Naopak, choroby ukladania kryštálov často ovplyvňujú atypické primárne kĺby osteoartrózy - rameno, zápästia, ulnar. Prítomnosť kryštálov v kĺbovej (exsudátovej) tekutine je spojená s výraznejšou degeneráciou kĺbovej chrupavky. Otázka, čo je príčinou a aký je následok, je ukladanie kryštálov alebo degenerácia chrupavky. Stredná poloha sa predpokladá nasledujúcim predpokladom: primárna anomália metabolizmu chrupavky vedie k jej degenerácii a sekundárne ukladanie kryštálov urýchľuje jej degradáciu (takzvaná teória zosilňujúcej slučky).

Presný mechanizmus poškodenia kĺbovej chrupavky s kryštálmi obsahujúcimi vápnik nie je známy, jeho jednotlivé prvky sú uvedené nižšie. Teoreticky kryštály obsahujúce vápnik môžu priamo poškodiť chondrocyty. Pri histologickom vyšetrení sú však kryštály zriedkavo lokalizované v blízkosti chondrocytov, sú ich ešte menej absorbované. Najpravdepodobnejšie je fagocytóza kryštálmi synoviálnej bunky podšívky s následnou izoláciou sekrécie proteolytických enzýmov alebo cytokíny, stimuluje sekréciu enzýmov chondrocytov. Tento koncept je potvrdený štúdiou úlohy synovitídy vyvolanej PFCD pri vývoji rýchlo sa rozvíjajúcej osteoartritídy pri pyrofosfátovej artropatii. V priebehu tejto štúdie na králikoch s osteoartritídou vyvolanou čiastočnou bočné meniskektomie v pravom kolenného kĺbu bola injekčne difosforečnan vápenatý dihydrát kryštálu (1 alebo 10 mg), 1 krát týždenne. Ukázalo sa, že po 8 injekciách v pravom kolennom kĺbe boli v porovnaní s ľavým výrazne závažnejšie zmeny. Intenzita synoviálneho zápalu korelovala s intraartikulárnou injekciou dihydrátu difosforečnanu vápenatého a jeho dávky. Napriek tomu, že používané v tejto štúdii, dávky kryštálov PFKD vyššie ako tie, ktoré in vivo, výsledky naznačujú úlohu PFKD vyvolaného zápalu v progresii osteoartrózy na Pyrofosforečnan artropatie.

Potenciálne mechanizmy kryštálov obsahujúcich vápnik, ktoré indukujú poškodenie kĺbovej chrupavky, sú spojené s ich mitogénnymi vlastnosťami, schopnosťou indukovať MMP a stimulovať syntézu prostaglandínov.

Mitogénny účinok kryštálov obsahujúcich vápnik. Pri kristallas-sotsiirovannyh artropatia často vykazujú proliferáciu synoviálnych buniek obloženia, a samotné kryštály iba čiastočne zodpovedný za tento proces. Zvýšenie počtu synoviálnych buniek sprevádzané zvýšenou sekréciou cytokínov, ktoré podporujú chondrolysis a spôsobujú vylučovanie proteolytických enzýmov. OFC kryštály v koncentráciách zistených v patológii kĺbov u človeka v závislosti na dávke stimulovaných kultúr mitogenéza kľudových kožné fibroblasty, synoviálnych fibroblastov psov a myšou. Kryštály pyrofosfát vápenatý dihydrát, kyseliny močovej, síran, uhličitan a fosforečnan vápenatý, či stimulujú bunkový rast. Spustenie a umožniť vrchol ( ³ H) -thymidinu, vyvolané tieto kryštály sú posunuté o 3 hodiny v porovnaní so sérom stimuláciu krvných buniek. Možno je toto časové obdobie nevyhnutné pre fagocytózu a rozpustenie kryštálov. Pridanie ovládacích kryštálov s rovnakou veľkosťou (napríklad diamantový prach alebo častice latexu) nie je stimulovaná mitogenéza. Kryštály urátov sodného monohydrátu má slabé mitogénnej vlastnosti a výrazne horšie než urátov vápnika, čo ukazuje na význam mitogenesi v obsahu vápnika v kryštáloch. Syntetické kryštály CPCH vlastnil mitogénnej rovnaké vlastnosti ako kryštálov získaných od pacienta s chondrokalcinóze. Kryštály vápnika mitogénnej účinok nebol dôsledkom zvýšenia obsahu vápnika v médiu obklopujúcom bunky in vitro, ako je hlavný rozpustením kryštálov fosforečnanu vápenatého v médiu nestimuloval inkorporácii ( ³ H) -thymidinu fibroblastov.

Jeden z navrhovaných mechanizmov FCS-indukovaných Mito vznik je nasledujúci: abnormálne proliferácie synoviálnych buniek, môže byť spojená (aspoň čiastočne) s endocytózy a intracelulárnu rozpustenie kryštálov, čo vedie k zvýšeniu koncentrácie Ca ²⁺ v bunkovej cytoplazme a aktiváciu vápnika cesty čo vedie k mitogenéze. Na podporu tohto konceptu slúži potrebu priameho kontaktu bunky - kryštálu stimulovať mitogenéza ako bunkové kultúry expozície kryštálov spôsobené rast buniek a vystavenie bunka, zbavený možnosti takého kontaktu, nespôsobila ich rast. Za účelom štúdia fagocytóza potrebovať kryštály nasledujúce interakcie bunky - krištáľové bunkami kultivovanými s ⁴⁵ Ca-FCS a ( ³ H) -thymidinu. Ukázalo sa, že obsahujú ⁴⁵ Ca CPCH bunky obsahovať oveľa väčšie množstvo ( ³ H) tymidínu ako buniek značených bez primárnej fosforečnan vápenatý. Potlačenie makrofágových kultúra cytochalasinu endocytózy kryštálov spôsobil inhibíciu rozpúšťanie kryštálov, ktoré tiež zdôrazňuje potrebu fagocytózy.

Kryštály obsahujúce vápnik sú rozpustné v kyseline. Po fagocytózy kryštály sa rozpustia v kyslom prostredí fagolysosomu makrofágy. Chlorochín, chlorid amónny, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 a všetky látky, ktoré zvyšujú lysozomálnej pH v závislosti od dávky inhibuje intracelulárnu vychytávanie a rozpúšťanie kryštálov ( ³ H) -thymidinu Fibre-blasty kultivované s primárnych kryštálov fosforečnanu vápenatého.

Pridanie kryštálov OFC do monovrstvovej fibroblastovej kultúry spôsobilo okamžitý desaťnásobný nárast intracelulárneho obsahu vápnika, ktorý sa po 8 minútach vrátil na východiskovú hodnotu. Zdrojom vápnika bol prevažne extracelulárny ión, pretože kryštály zásaditého fosforečnanu vápenatého sa pridali do živného média bez vápnika. Ďalšie zvýšenie intracelulárnej koncentrácie vápnika sa pozorovalo po 60 minútach a trvalo aspoň 3 hodiny. V tomto prípade bol zdrojom vápnika fagocytované kryštály rozpustené vo fagolysozómoch.

Bolo zistené, že mitogénnej účinok FCS kryštálov je podobný ako PDGF ako rastový faktor; ako kryštály OFC vykazujú synergiu vzhľadom na IGF-1 a krvnú plazmu. Blokáda IGF-1 znižuje mitogenézu buniek v reakcii na OF. PG Mitchell et al (1989) ukázal, že sa kryštály FCS indukcia mitogenéza fibroblastov Balb / c- ₃ T ₃ vyžadujú serín / treonín proteín kinázy C (PKC), - jeden z hlavných mediátorov signálov generovaných pri vonkajšej stimulácie buniek hormónov, neurotransmiterov a faktorov rast. Zníženie PKC aktivitu v bunkách myší Balb / c- ₃ T ₃ inhibuje FCS-sprostredkovanú indukciu protoonkogenů c-fos a c-myc, ale nemá žiadny účinok na stimuláciu týchto onkogénov sprostredkovaných PDGF.

Zvýšenie intracelulárneho obsahu vápnika po rozpustení fagocytované kryštálu - nie je jediná cesta pre signálne mitogenesi. Keď sa rastové faktory ako je PDGF sa viaže s membránovým receptorom stimuluje fosfolipasu C (fosfo-diesteraza), ktorý gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bisfosfát tvoriť intracelulárnu mediátormi - inositol-3-fosfát idiatsilglitserola. Prvý uvoľňuje vápnik z endoplazmatického retikula modulácie aktivity kalcium-dependentnú a kalcium / kalmodulin-závislých enzýmov, ako je napríklad proteín kinázy a proteázy.

R. Rothenberg a H. Cheung (1988) uvádza, zvýšenú degradáciu fosfolipázy C fosfatidylinozitol 4,5 bisfosfátu králikov do synoviálnych buniek pri reakcii na stimuláciu s FCS kryštálov. Nedávna výrazne zvýšiť obsah inositol-1-fosfátu v bunkách s potlačenou ( ³ H), inozitolu; maxima sa dosiahla počas 1 minúty a trvala približne 1 hodinu.

Diacyl-glycerol je potenciálnym aktivátorom dihydrátu pyrofosforečnanu vápenatého. Pretože kryštály CRC zvyšujú aktivitu fosfolipázy C, čo vedie k akumulácii diacylglycerolu, možno očakávať zvýšenie aktivácie PKC. Nákupný PG Mitchell et al (1989) účinky FCS kryštálov a PDGF na fibroblasty DNA syntézu Balb / c- ₃ T ₃. V bunkovej kultúre bola PKC inaktivovaná inkubáciou buniek s forbom fixujúcim forbol diesterom (TFA), analógom diacylglycerolu. Dlhodobá stimulácia s nízkymi dávkami TFA znižuje aktivitu PKC, zatiaľ čo jedna stimulácia s vysokou dávkou sa aktivuje. Stimulácia syntézy DNA kryštálmi RPC bola potlačená po inaktivácii PKC, čo naznačuje význam tohto enzýmu v OFC-indukovanej mitogenéze. Skôr, GM McCarthy a spoluautori (1987) demonštrovali spojenie mitogénnej odozvy ľudských fibroblastov k OFC kryštálom s aktiváciou PKC. Kryštály OFC však neaktivujú fosfatidylinozitol-3-kinázu alebo tyrozínkinázy, čo potvrdzuje skutočnosť, že mechanizmus bunkovej aktivácie OPC kryštálmi je selektívny.

Proliferácia buniek je riadená skupinou génov nazývaných proto-onkogény. Proteínové a proteínové produkty, proto-onkogény c-fos a c-shus sú lokalizované v bunkovom jadre a sú spojené so špecifickými DNA sekvenciami. Stimulácia fibroblastov ZT3 kryštálmi OCP má za následok niekoľko minút expresiu c-fosu, ktorá po stimulácii dosiahne maximum po 30 minútach. Indukcia transkripcie s kryštálmi OFC alebo PDGF sa vyskytuje v priebehu 1 hodiny a dosiahne sa maximálne po 3 hodinách po stimulácii. Najmenej 5 h buniek podporuje zvýšenú úroveň transkripcie c-fos a c-myc. V bunkách s inaktivovanou PKC je stimulácia c-fos a c-muss kryštálov RPA alebo TPD významne inhibovaná, zatiaľ čo indukcia týchto PDGF génov sa nemení.

Predstavitelia mitogén-aktivovanej rodiny proteínkinázy (MAP K) sú kľúčovými regulátormi rôznych intracelulárnych signalizačných kaskád. Jedna z podtried tejto rodiny, p42 / p44, reguluje proliferáciu buniek mechanizmom zahŕňajúcim aktiváciu proto-onkogénov c-fos a c-jun. OFK- a PFKD kryštály aktivovanej proteín kinázy signálne dráhu, ktorá zahŕňa tak P42 a P44, čo ukazuje, že úloha tejto dráhy v mitogenéza indukovanej kryštály obsahujúce vápnik.

Napokon, pri OFC-indukovanej mitogenéze je zahrnutý transkripčný nukleárny faktor KB (NF-kB), ktorý bol prvýkrát opísaný ako imunoglobulín ľahkého reťazca k (IgK) génu. Je to indukovaný transkripčný faktor, ktorý je dôležitý pre mnohé signalizačné cesty, pretože reguluje expresiu rôznych génov. Indukcia NF-kB je zvyčajne spojená s uvoľňovaním inhibičných proteínov z cytoplazmy, nazývaných 1 kB. Po indukcii NF-kB dochádza k translokácii aktívneho transkripčného faktora do jadra. OFC kryštály indukovať NF-kB v Balb / c- ₃ T ₃ fibroblasty a fibroplasty z ľudskej kože.

Niekoľko dráh môže byť zapojených do prenosu signálu po aktivácii NF-kB, ale všetky z nich zahŕňajú proteínové kinázy, ktoré fosforylujú (a tak degradujú) 1 kB. Na základe výsledkov štúdií in vitro sa predpokladalo, že 1 kB slúži ako substrát pre kinázy (napr. PKC a proteín kináza A). Naproti tomu bol nedávno identifikovaný 1 kB kinázový komplex s veľkou molekulovou hmotnosťou. Tieto kinázy špecificky fosforylujú serínové zvyšky 1 kB. Aktivácia NF-kV TNF-a a IL-1 vyžaduje účinné pôsobenie NF-KB-indukujúcej kinázy (NIC) a 1KB kinázy. Molekulárny mechanizmus aktivácie NIC nie je v súčasnosti známy. Napriek tomu, že OFC kryštály aktivujú PKC aj NF-kV, nie je známe, do akej miery je možné tieto dva procesy pripojiť. Vzhľadom k tomu, modifikácie STB sa vykonáva kinázy fosforyláciou nie je vylúčené úlohu PKC v indukcii NF-kryštály CPCH kV fosforyláciou a kinázovej aktivácie STB. Na podporu tejto koncepcie môže inhibícia PKC staurosporínom OFC-kryštalicky indukovanou mitogenézou a expresiou NF-KB slúžiť ako podpora pre tento koncept. Podobne staurosporín môže inhibovať GkV kinázu a preto inhibuje proteínovú kinázu A a iné proteínové kinázy.

Mechanizmus RPC-kryštalickej indukovanej mitogenézy vo fibroblastoch teda zahŕňa najmenej dva rozdielne postupy:

• rýchla membránovo viazaná udalosť, ktorá vedie k aktivácii PKC a MAP K, indukcii NF-KB a proto-onkogénov,
• pomalší intracelulárnej rozpustenie kryštálov, čo vedie k zvýšeniu intracelulárnej Ca ²⁺, a potom sa k aktivácii niekoľkých procesov závislých na vápniku, stimulujúce mitogenéza.

[1], [2], [3]

Indukcia kryštálov obsahujúcich MMP-vápnik

Sprostredkovateľmi poškodenia tkaniva kryštálmi obsahujúcimi vápnik sú MMP-kolagenáza-1, stromelyzín, 92 kD želatináza a kolagenáza-3.

Vzhľadom k tomu, hypotéza bola navrhnuté spojenie medzi CPCH kryštálov obsahu a deštrukcie kĺbu tkanív, pričom kryštály CPCH a možno niektoré kolagénu fagocytované synoviálnych buniek. Stimulované synovvity proliferujú a vylučujú proteázy. Táto hypotéza bola testovaná in vitro pridaním prírodných alebo syntetických kryštálov RPA, PFCD a ďalších do kultúry ľudských alebo psích synovitiz. Úroveň aktivity neutrálnych proteáz a kolagenáz sa zvyšovala v závislosti od dávky a bola približne 5 až 8-krát vyššia ako v kontrolnej kultúre buniek, ktoré boli kultivované bez kryštálov.

Bunky kultivované v médiu kristallsoderzhaschey, mRNA detekovaná coinduction kolagenáza-1, stromelysin a želatinázu 92 kDa enzýmy s následnou sekréciou do média.

OFC kryštály tiež spôsobili akumuláciu kolagenázy-1 mRNA a kolagenázy-2 v zrelých chondrocytoch ošípaných s následnou sekréciou enzýmov do média.

GM McCarty a spoluautori (1998) študovali úlohu intracelulárneho rozpustenia kryštálov v kryštalickej produkcii MMP. Zvýšenie lysozomálnej pH sa bafilomitsina depresii intracelulárnu rozpustenie kryštálov a oslabiť proliferatívne odozvu ľudských fibroblastov CPCH kryštály, ale neinhibujú syntézu a sekréciu MMP.

Kryštály základného fosforečnanu vápenatého ani PFCD nevyvolali in vitro produkciu IL-1 , na rozdiel od kryštálov urátu sodného.

Aktuálne údaje jasne ukazujú priamu stimuláciu produkcie MMP fibroblastmi a chondrocytmi pri kontakte s kryštálmi obsahujúcimi vápnik.

Príznaky osteoartritídy svedčia o významnej úlohe MMP v progresii ochorenia. Prítomnosť kryštálov obsahujúcich vápnik zvyšuje degeneráciu tkanív postihnutých kĺbov.

Stimulácia syntézy prostaglandínov

Okrem stimulácia rastu buniek, sekréciu enzýmov vápnika obsahujúce kryštály spôsobujú uvoľňovanie prostaglandínu z kultúr cicavčích buniek, najmä PGE ₂. Uvoľňovanie PGE- ₂ vo všetkých prípadoch nastáva v prvej hodine po vystavení buniek kryštálom. R. Rothenberg (l 987) určí, že hlavným zdrojom kyseliny arachidónovej pre syntézu PGE ₂ sú fosfatidylcholín a fosfatidyletanolamínu, a tiež potvrdil, že fosfolipázou ₂ a pätka - dominantný výroba cesta PGE ₂.

V reakcii na účinok kryštálov CPC sa môže tiež uvoľniť PGEl. GM McCarty a kol (1993,1994) študovali vplyv PGE ₂, PGE, a jeho analógové misoprostol na mitogénnu reakciu ľudských fibroblastov do kryštálov CPCH. Všetky tri činidlá inhibovali mitogénnu odozvu spôsobom závislým od dávky, pričom PGE a misoprostal vykazovali výraznejšiu inhibičnú aktivitu. PGE a misoprostol, ale nie PGE2 _, inhibovali akumuláciu kolagenázovej mRNA v reakcii na účinok OFC kryštálov.

MG McCarty a N. Cheung (1994) skúmali mechanizmus aktivácie PGE buniek sprostredkovanú RPC. Autori ukazujú, že PGE - silný induktor intracelulárneho cAMP ako PGE ₂ a PGE inhibuje OFC indukovanú mitogenéza a produkciu MMP cAMP-dependentný signálne dráhy. Je možné, že zvýšenie produkcie PGE indukované kryštálmi OFK oslabuje ich biologické účinky (mitogenéza a produkcia MMP) mechanizmom spätnej väzby.

Zápal vyvolaný kryštálmi

Vápnik kryštály sa často nachádza v synoviálnej tekutine pacientov s osteoartritídou, ale s epizódami akútneho zápalu leukocytóza vzácne, ako v osteoartrózy a artropatie pri kristallassotsiirovannyh (napríklad syndróm "ramenný kĺb Milwaukee"). Flogistický potenciál kryštálov môže byť modifikovaný množstvom inhibičných faktorov. R. Terkeltaub et al (1988) preukázali schopnosť séra a krvnej plazme významne inhibovať neutrofilné odozva granulotsitovov kryštalizuje základné fosforečnan vápenatý. Faktory, ktoré spôsobujú takúto inhibíciu, sú proteíny viažuce sa na kryštály. Skúmanie jedného z týchto proteínov - a ₂ -HS glykoproteínu (AHSr) - ukázali, že ANSG je najúčinnejší a špecifický inhibítor neutrofilov v reakcii kryštálov CPCH. AHSr - srvátkové bielkoviny pečene; Je známe, že v porovnaní s inými proteínmi krvného séra je v relatívne vysokých koncentráciách obsiahnutých v kostiach a mineralizovaných tkanivách. Ďalej AHSr prítomné v "noninflamed" synoviálnej tekutiny, a je detekovaná na primárnych kryštálov fosforečnanu vápenatého v natívnom synoviálnej tekutiny. Preto nie je vylúčené pre moduláciu pravdepodobnosti AHSr flogogennogo potenciálny jadro kryštálov fosforečnanu vápenatého v podmienkach in vivo.

Ak zhrnieme, uvádzame dva režimy patogenézy osteoartrózy navrhnutých WB van den Berg et al (1999) a M. Sarrabba et al (1996), ktoré kombinujú mechanické, genetické a biochemické faktory.