Popravak zglobnih hrskavica i čimbenika rasta u patogenezi osteoartritisa

S napretkom biotehnologije, posebno za kloniranje tehnologiji, nedavno intenzivno obnavlja popis faktora rasta, koji su, kao anabolički faktori su važni, ali ne sasvim jasna uloga u patogenezi osteoartritisa.

Prva skupina čimbenika rasta, koja će se raspravljati u nastavku, su IGF. Oni su u velikim količinama u serumu, imaju više zajedničkih svojstava s inzulinom. IGF-2 je karakterističnije za embrionalnu fazu razvoja, dok je IGF-1 dominantna reprezentativna skupina u odrasloj dobi. Oba predstavnika ove skupine djeluju tako da se vežu na IGF receptore tipa I. Ako funkcija IGF-2 ostaje nepoznata, vrijednost IGF-1 već je određena - može stimulirati sintezu proteoglikana hondrocitima i značajno inhibirati kataboličke procese u zglobnoj hrskavici. IGF-1 je glavni anabolički poticaj za sintezu proteoglikana hondrocitima prisutnim u serumu i sinovijalnoj tekućini. IGF-1 je važan čimbenik u uzgoju hondrocita u eksperimentalnim modelima in vitro modela kolere . Pretpostavlja se da IGF-1 ulazi u sinovijalnu tekućinu iz krvne plazme. Osim toga, normalni hondrociti proizvode oba čimbenika - ekspresiju IGF-1 i IGF-2 se nalazi u sinovijalnoj membrani i hrskavici pacijenata s osteoartritisom. U normalnoj hrskavici, IGF-1 nema mitogena svojstva, ali može stimulirati proliferaciju stanica u oštećenoj matrici, što ukazuje na sudjelovanje u reparativnim procesima.

Biološki aktivne tvari koje potiču obnovu i deprimiraju degradaciju zglobne hrskavice

• insulin
• Gama-interferon
• Hormon rasta i androgeni
• Somatomedini (IPF-1 i -2)
• TGF-beta (faktor rasta tkiva)
• Faktor rasta izveden iz trombocita
• Glavni čimbenik rasta fibroblasta
• EFR
• Il-1 receptor antagonist
• TNF-a-vezujući proteini
• Inhibitori tkiva metaloproteaza
• ₂ -makrogloʙulin
• ai-antitripsina
• Buhe, makroglobulin
• WG-antikimotripsin

Djelovanja IGF-1 i IGF-2 kontroliraju različiti IGF-vezni proteini (IGF-SB), koji se također proizvode hondrocitima. IGF-Sa može djelovati kao nosač, a također posjeduju aktivnost IGF-blokiranje izolirane iz zglobne hrskavice pacijenata sosteoartrozom stanica proizvesti prekomjerna količina IGF-Sa, što ukazuje da blokiranje ove efekte IGF. J. Martel-Pelletier et al (1998) su pokazali da, iako IGF-1 sinteza na hrskavice u osteoartritis povećava pomalo hondrociti reagiraju na IGF-1 stimulacije. Pokazalo se da je ovaj fenomen povezan (barem djelomično) s povećanjem razine IGF-SB. IGF-SB ima visok afinitet za IGF i važan je biomodulator njegove aktivnosti. Do danas, sedam vrsta studirao IGF-Sub, deregulacija IGF-SB-3 i IGF-Sa-4 igra važnu ulogu u osteoartritisa.

Druga kategorija čimbenika rasta koji pokazuju različite učinke na kondrocite uključuje faktor rasta izvedenog s trombocitima (PDGF), FGF i TGF-beta. Ti čimbenici ne proizvode samo hondrociti, nego i aktivirani sinovitis. FGF ima i anabolička i katabolička svojstva ovisno o koncentraciji i stanju zglobne hrskavice. PDGF sudjeluje u održavanju VKM homeostaze zglobne hrskavice, bez očitih mitogenih svojstava. Za ovaj faktor rasta, poznata je sposobnost poboljšanja sinteze proteoglikana i smanjenja njihove degradacije.

TGF-beta je od posebnog interesa za proučavanje njegove uloge u patogenezi osteoartritisa. Član je velike TGF superfamilije, ima uobičajena funkcionalna i signalna svojstva s novo otkrivenim čimbenicima rasta BMP-a (koštani morfogenetski proteini).

TGF-beta-pleiotropni faktor: s jedne strane ima imunosupresivna svojstva, s druge strane - to je kemotaktni čimbenik i snažan stimulator proliferacije fibroblasta. Jedinstvena svojstva TGF-beta su sposobnost inhibicije oslobađanja enzima iz različitih stanica i značajno povećavaju proizvodnju inhibitora enzima (npr. TIMP). TGF-beta se smatra važnim regulatorom oštećenja tkiva uslijed upale. Dakle, u tkivu zglobne hrskavice, TGF-beta značajno stimulira proizvodnju matrice hondrocitima, posebno nakon prethodne izloženosti ovom faktoru. Normalna hrskavica je neosjetljiva na TGF-beta. U bolesnika s OA, TGF-P stimulira proizvodnju agrekana i malih proteoglikana u zglobnoj hrskavici.

TGF-beta proizvodi mnoge stanice, naročito hondrociti. Otpušten je u latentnom obliku koji je povezan s posebnim proteinom nazvanim "protein povezan s latencijom" (BAL). Disocijacija s ovim proteinom provodi se proteazama, koje se proizvode u velikim količinama u upaljenim tkivima. Osim TGF-beta, koji je proizveden aktiviranim stanicama, latentni oblik ovog faktora je važan element reaktivnosti TGF-beta u tkivu nakon lokalne štete. TGF-beta u značajnoj količini sadržana je u sinovijalnoj tekućini, sinovijalnoj membrani i hrskavici zgloba koji je pogođen osteoartritisom. U područjima oštećenog tkiva gdje postoje upalni infiltrati otkriva se koekspresija TNF-a i IL-1, dok je u područjima s fibroznom pojavom samo ekspresija TGF-beta detektirana.

Inkubacija kulture hondrocita dobivenih iz pacijenata s osteoartritisom s TGF-beta uzrokuje značajno povećanje sinteze proteoglikana ovim stanicama. Stimulacija TGF-beta normalnih hondrocita uzrokuje povećanje sinteze proteoglikana tek nakon mnogo dana inkubacije. Možda je ovaj put nužno promijeniti fenotip stanica pod utjecajem TGF-beta (na primjer, promijeniti tzv. Kompartmentalizaciju proteoglikana: novo stvoreni proteoglikani lokalizirani su samo oko kondrocita).

Poznato je da je aktivacija sinteze faktora rasta, osobito TGF-beta, važna veza u patogenezi bubrežne i jetrene fibroze, nastanka ožiljaka tijekom ozdravljenja rana. Povećanje opterećenja na hondrocitima in vitro dovodi do hiperprodukcije TGF-beta, dok se smanjenje sinteze proteoglikana nakon imobilizacije udova može izravnati pomoću TGF-beta. TGF-beta inducira stvaranje osteofita u marginalnoj zoni zglobova kao mehanizam prilagodbe promjenama u opterećenju. IL-1, uzrokujući umjereni upalni proces u sinoviji kao odgovor na oštećenje zglobova, potiče stvaranje kondrocita s modificiranim fenotipom, koji proizvode pretjeranu količinu.

Ponovi lokalno injektiranje rekombinantne TGF-beta u visokim koncentracijama je dovelo do razvoja osteoartritisa u miševa C57B1 skladu - formiranje osteophytes, što je karakteristično za ljudske i osteoartritis, značajan gubitak proteoglikana u „valovita granica” područja.

Da bismo razumjeli višak TGF-beta je poznat za promjenu hrskavicu, treba napomenuti da je izloženost TGF-P inducira karakterističan fenotip promjena hondrocitna podrazreda sintetiziranih proteoglikana i povrede normalne integracije komponenti ECM. I IGF-1 i beta-TGF stimulira sintezu proteoglikana hondrociti uzgojenih u alginat, a potonji također inducira tzv kompartmentalizacija proteoglikana. Osim toga, utvrđeno je da TGF-beta poboljšava kolagenaze-3 (MMP-13) u kondrocitima aktiviranim koji divergira od općeg koncepta TGF-beta kao faktor koji je s druge strane smanjuje oslobađanje destruktivnih proteaze. Iako nije poznato da se uključe ako TGF-beta-inducirana sinteza MMP-13 u patogenezi OA. TGF-beta, ne samo potiče proteoglikana sintezu, ali i pridonosi njihovom odlaganju u ligamenata i tetiva, povećava krutost i smanjuje opseg pokreta u zglobovima.

CIP su članovi TGF-beta superfamilije. Neki od njih (CML-2, CML-7 i CMS-9) imaju svojstvo stimuliranja sinteze proteoglikana hondrocitima. CMPs izvršavaju svoje učinke vezanjem na specifične receptore na staničnoj površini; signalni putevi TGF-beta i CMS su nešto drugačiji. Poput TGF-beta, signal CMP-a se prenosi putem serin / treonin kinaze tip I i II receptorskih kompleksa. U ovom kompleksu, tip II receptora je istisnuo i fosforilirao i aktivirao tip I receptor koji emitira signal signalnim molekulama Smad. Nakon primanja Smad signala, oni se brzo fosforiliraju. Sada je poznato da su Smad-1, -5 i -8 fosforilirani u signalnom putu CMP i Smd-2 i Smad-3 u signalnom putu TGF-beta. Zatim je imenom Smad povezan s Smad-4, koji je zajednički signalnim putovima svih predstavnika TGF-beta superfamilije. Ta činjenica objašnjava prisutnost križnih funkcija u članovima TGF-beta superfamilije, kao i pojavu međusobne inhibicije TGF-beta i CMS signalnih puteva od strane konkurencije za zajedničke komponente. Ne tako davno, identificirana je druga klasa Smad proteina, koju zastupa Smad-6 i -7. Te molekule djeluju kao regulatori signalnih puteva TGF-beta i CML.

Unatoč činjenici da je stimulativni učinak na Komisiju za dugo vremena, sinteza proteoglikana, su poznati po svojoj ulozi u regulaciji funkcije zglobne hrskavice ostaje kontroverzna zbog poznate sposobnosti da pobudi dediferencijacije od ILC stanice stimuliraju kalcifikacije i formiranja kosti. M. Enomoto-Iwamoto i suradnici (1998) pokazali su da je potrebno interakcija s IIc ILC tip II receptora za održavanje diferencirani fenotip hondrocita i kontrolu proliferacije i njihove hipertrofiju. Prema LZ Sailor et al (1996), 2-ILC podržava kondrocita fenotip u kulturi za 4 tjedna, bez da uzrokuje hipertrofiju. KMP-7 (identična osteogenske protein-1), podupire dugo zreli kondrocita fenotip hrskavice u uzgojenom alginata.

Uvođenje KMP-2 i -9 u zglobove koljena miševa povećalo je sintezu proteoglikana za 300% i mnogo više od TGF-beta. Međutim, poticajni učinak pokazao se privremenim, a nakon nekoliko dana razina sinteze vratila se na izvorni. TGF-beta izazvao je dulju stimulaciju sinteze proteoglikana, što je vjerojatno zbog autoindukcije TGF-beta i senzibilizacije kondrocita prema ovom faktoru.

TGF beta je odgovoran za formiranje hondrofitov koji se može smatrati neželjenim učincima njegova djelovanja, KMP-2 također potiče stvaranje hondrofitov, ali u drugim zglobne rubnog dijela (uglavnom u ploču rasta).

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

Morfolenetski proteini hrskavice

Morfogenetski proteini hrskavice (XMP-1 i -2) još su jedan predstavnik superfamilije TGF-beta, potrebnih za stvaranje hrskavičnog tkiva tijekom razvoja udova. Mutacija gena HMP-1 uzrokuje chondrodysplasiju. Možda KMP ima selektivniju profil hrskavice. Unatoč činjenici da su TGF-beta i CML sposobni stimulirati hondrocite, mogu djelovati na mnoge druge stanice pa im je njihova upotreba za popravak hrskavice popraćena nuspojavama. Obje vrste CMP-a nalaze se u hrskavici zdravih zglobova na koje utječe osteoartroza, pridonose popravljanju ECM-a zglobne hrskavice nakon enzimske degradacije, uz podršku normalnog fenotipa.

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

Sinergizam faktora rasta

Jedan faktor rasta je sposoban inducirati sebe, kao i druge faktore rasta, ova interakcija je fino regulirana. Na primjer, FGF zajedno s drugim čimbenicima rasta daje učinkovitije popravak zglobne hrskavice nakon traumatske defekte. IGF-1 zajedno s TGF-beta značajno inducira normalan fenotip hondrocita kada se uzgajaju in vitro. Pokazano je da TGF-beta ometa proizvodnju IGF-1 i IGF-SB, a također defosforilira IGF-1 receptor, stimulira vezanje IGF-1. U netaknutoj hrskavici miševa, primijećeno je sinergizam IGF-1 s mnogim čimbenicima rasta. Međutim, blaga reakcija hondrocita u IGF-1 ne može se izravnati upotrebom u kombinaciji s drugim čimbenicima rasta.

Interakcija anaboličkih i destruktivnih citokina

Faktori rasta pokazuju složenu interakciju s IL-1. Na primjer, pred-izloženost hondrocitima u FRF povećava otpuštanje proteaza nakon izlaganja IL-1; možda, to je zbog povećanja ekspresije IL-1 receptora. PDGF potiče IL-1 ovisnu otpuštanje proteaza, ali smanjuje izlučivanja IL-1 posredovano inhibiciju sinteze proteoglikana. To može značiti da neki čimbenici rasta istovremeno mogu stimulirati proces popravka hrskavice i doprinijeti njegovom uništenju. Drugi faktori rasta kao što su IGF-1 i TGF-P, stimulira sintezu zglobne matrice i inhibira IL-1 posredovane propadanje zglobne hrskavice, tj njihova je aktivnost povezana samo s popravkom tkiva. Takva interakcija ne ovisi o pre-izloženosti hondrocita IL-1. Zanimljivo, kinetika IL-1 i TGF-beta može biti različite učinke: sposobnost TGF-beta inhibira razgradnju hrskavice zgloba smanjena sporog djelovanja TIMP mRNA. S druge strane, postoji porast razine hNOC i N0 u odsustvu TGF-beta. S obzirom na NO-ovisni supresijski učinak IL-1 na proteoglikana sintezu hondrociti, možemo objasniti zašto smo promatrati mnogo jači otpor na TGF-beta IL-1 ovisnu inhibiciju sinteze proteglikanov usporedbi s uništavanjem proteoglikana in vivo.

U studiji na miševima, koji su injektirani intra-artikularno IL-1 i faktore rasta je pokazano da TGF-beta značajno antagonizira IL-1 posredovano inhibiciju proteoglikana sinteze zglobne hrskavice, a ILC-2 nije u stanju takve odupiranje: stimulatory svoj puni potencijal inhibira IL-1 čak i pod visokim koncentracijama CMP-2. Važno je napomenuti da u odsutnosti IL-1 KMP-2 značajno stimulira sintezu proteoglikana intenziteta od TGF-beta).

Osim utjecaja na sintezu proteoglikana, TGF-beta također značajno utječe na smanjenje sadržaja proteoglikana induciranog IL-1 u hrskavici. Možda, ovisno o relativnoj koncentraciji IL-1 i TGF-beta, sadržaj proteoglikana smanjuje ili povećava. Zanimljivo je da gore opisani otpornost na IL-1 i TGF-beta su promatrane u debljini hrskavice, ali ne u blizini takve učinke na rubovima hondrofitov artikularne površine. Obrazovanje hondrofitov izazvana TGF (3, što utječe na chondrogenic stanice periost, uzrokuje razvoj chondroblasts i depozicije proteoglikane. Očigledno, nije osjetljiv na etihondroblasty IL-1.

HL Glansbeek et al (1998) su proučavali sposobnost TGF-beta-2 i IIc odupre inhibicije sinteze proteoglikana u zglobovima od artritisa miševi zimozanindutsirovannym (tj „čista” model IL-1 inducirane upale). Intraartikularna primjena TGF-beta značajno poništiti inhibicije sinteze proteoglikana inducirane upalom, dok ILC-2 bila je gotovo u stanju neutralizirati taj postupak IL-1 ovisan. Ponovljena injekcija TGF-P u koljenu testiranih životinja značajno stimulira sintezu proteoglikana hondrociti pridonijeli očuvanju postojećih hrskavice proteoglikana atrofični upale, ali ne inhibira upalne procese.

Pri proučavanju funkcije kondrocita proteoglikansinteziruyuschey eksperimentalnim modelima na životinjama osteoartritisa uvijek navedeno povišene razine i stimulacija sinteze proteoglikana u ranim fazama OAB razliku upalnih modelima u kojima se promatra značajna inhibicija sinteze (IL-1) -zavisimyyprotsess. Povećana Aktivnost anaboličkih čimbenika, uključujući faktore rasta, opaža kod osteoartritisa, eliminira djelovanje potiskuju citokina kao što su IL-1. Među faktorima rasta, najvažnije je TGF-beta; CIC-2 vjerojatno neće igrati značajnu ulogu u tom procesu. Iako IGF-1 je u stanju stimulirati proteoglikana sintezu in vitro, u uvjetima in vivo je svojstvo nije uočeno s lokalnom primjenom IGF-1. Možda je to zbog činjenice da je endogena razina tog faktora rasta optimalna. U kasnijim fazama osteoartritis simptomi pojavljuju inhibiciju proteoglikana sinteze, vjerojatno zbog dominantnog utjecaja IL-1 i neuspjeh faktora rasta ju neutralizirati zbog smanjene aktivnosti.

Analiza ekspresije faktora rasta u miševa STR / ORT linija sa spontanom osteoartritisom pokazala povećanje razine mRNA TGF-P i IL-1 u povrijeđenoj hrskavice. Treba napomenuti da je aktivacija TGF-beta iz latentnog oblika važan element popravljanja tkiva. Razumijevanje uloge TGF-beta komplicira rezultate studije ekspresiju TGF-beta receptor tipa II u ACL linija kunića. Odmah nakon što je utvrđeno je indukcija osteoartritisa za smanjenje razine tih receptora, pokazuje nedostatak funkcija signalizacije TGF-beta. Zanimljivo, nedovoljne receptor, TGF-beta 11-type miševe spontannogoosteoartroza znakovi su otkrivene, što ukazuje na značajnu ulogu signalnih funkcije TGF-beta u pogoršanje hrskavice popravak i razvoja osteoartritis.

Apsolutna faktori rasta sadržaj u zglobovima bolesnika s reumatoidnim artritisom ili osteoartritisom može biti pokazatelj njihove moguće uloge u patogenezi ove bolesti. Međutim, bez obzira na činjenicu da su spojevi u osteoartritis i reumatoidni artritis imaju visoku koncentraciju faktora rasta, priroda razgradnje i popravka na obje bolesti su potpuno različite. Mogu postojati drugi još neidentificirane faktori igraju važnu ulogu u patogenezi ove bolesti, ili drugih aspekata pojava proučavanoj određuje za razgradnju i popravak u tkivima zglobova (npr ekspresija određenih receptora na kondrocite površinu, topivi receptori, vezni proteini, ili neravnoteža anabolički i destruktivni čimbenici).