Uloga kristalnog taloženja u patogenezi osteoartritisa

U 30-60% bolesnika s osteoartritisom detektiraju se kristali bazičnog kalcijevog fosfata (OFC) u zglobnoj tekućini. Prema A. Swan i suradnici (1994), kristali sadrže kalcij su u sinovijalnoj tekućini iz mnogo veći broj pacijenata s osteoartritisom, međutim, zbog svoje izuzetno male veličine kristala i malim količinama, da ne može identificirati uobičajenim metodama. Prisutnost osnovnih kalcijev fosfat kristala u sinovijalnoj tekućini koreliraju s radioloških znakovima zglobne hrskavice degeneracija, a povezana je s velikim volumenom u usporedbi s eksudata izljeva u zglobovima koljena bez kristala. Studija faktora koji utječu na napredovanje radiografski gonartroza pokazali da taloženje kristala kalcij dihidrata pirofosfata (PFKD) je pokazatelj nepovoljnih kliničkog i radiološkog ishod. U proučavanju starijih bolesnika utvrđeno da osteoartritis je povezana s hondrokalcinoze, posebno u lateralnom tibiofemoralnom odjelu koljena i prve tri metakarpofalangealnih zglobova. Često, u bolesnika s osteoartritisom, otkrivene su obje vrste kristala - OFC i PFCD.

Klinički, degeneracija zglobne hrskavice uzrokovana taloženjem kristala koji sadrže kalcij razlikuje se od toga u primarnom osteoartritisu. Ako su kristali bili jednostavni epifenomen degeneracije hrskavice, nalazit će se u zglobovima koji su najčešće pogođeni primarnim osteoartritisom, tj. U koljenu, kuku, malim zglobovima ruku. Suprotno tome, bolesti taloženja kristala često utječu na atipičnu primjenu zglobova osteoartreoze - ramena, zgloba, ulnara. Prisutnost kristala u zglobnoj (exudatnoj) tekućini povezana je s teškom degeneracijom zglobne hrskavice. Pitanje o tome što je uzrok i koja je posljedica je taloženje kristala ili degeneracija hrskavice. Intermedijarni položaj pretpostavlja sljedeća pretpostavka: primarna anomalija metabolizma hrskavice dovodi do njegove degeneracije, a sekundarno taloženje kristala ubrzava degradaciju (tzv. Teorija amplifikacijske petlje).

Točan mehanizam oštećenja zglobne hrskavice s kristalima koji sadrže kalcij nije poznat, njegovi pojedinačni elementi dani su niže. Teoretski, kristali koji sadrže kalcij mogu izravno oštetiti kondrocite. Međutim, histološkim pregledom, kristali su rijetko lokalizirani u blizini kondrocita, pa ih čak i rjeđe apsorbiraju. Najvjerojatniji je fagocitoza stanica sluznice kristala sinovijalni uz naknadnu izolaciju proteolitičkih enzima ili citokina sekrecija, potiče izlučivanje enzima po kondrocitima. Ovaj koncept je podržan od strane istraživanja uloga PFKD izazvane upalom sinusa u razvoju brzo napreduje osteoartritisa s pirofosfat artropatija. U ove studije u zečeva induciran osteoartritis uzdužni meniscektomija u desnom koljenskom zglobu se injektira kalcijev pirofosfat kristala dihidrata (1 ili 10 mg), 1 put tjedno. Pokazalo se da je nakon 8 injekcija u desnoj koljeni bilo značajno ozbiljnije promjene u odnosu na lijevu. Intenzitet sinovijalne upale korelira se s intraartikularnom injekcijom kalcijevog pirofosfatnih kristala dihidrata i njihovom dozom. Unatoč činjenici da se koristi u ovom istraživanju, doze kristali PFKD veći od onih in vivo, rezultati ukazuju na ulogu PFKD-inducirane upale u napredovanju osteoartritisa na pirofosfata artropatija.

Potencijalni mehanizmi koji uzrokuju kristalni kristalni kristal koji oštećuju zglobnu hrskavicu povezani su s njihovim mitogenim svojstvima, sposobnošću da induciraju MMP i stimuliraju sintezu prostaglandina.

Mitogeni učinak kristala koji sadrže kalcij. Kod kristalosocijanih artropatija, često se promatra proliferacija stanica sinovijalnih obloga, a sami kristali samo su djelomično odgovorni za taj proces. Povećanje broja sinovijalnih stanica prati povećana sekrecija citokina, koja promiču kondroizu i uzrokuju lučenje proteolitičkih enzima. OFC kristala u koncentracijama otkrivenih u patologiji zglobova kod čovjeka ovisno o dozi stimuliranu mitogenezu kultura fibroblasta kože koji se odmaraju, sinovialnim fibroblastima psi i miševi. Kristali kalcijevog pirofosfat dihidrata, urata, sulfata, karbonata i kalcijevog fosfata stimuliraju rast stanica. Pokretanje i omogućiti vrh ( ³ H) -timidina, inducirana ovi kristali neutralizirano 3 sata u odnosu na stimulaciju seruma krvnih stanica. Možda je ovo razdoblje potrebno za fagocitozu i otapanje kristala. Dodavanje kontrolnih kristala iste veličine (npr. Dijamantna prašina ili čestice lateksa) nije stimulirala mitogenezu. Kristali natrijevog urate monohidrata ima slaba svojstva i uvelike mitogenih usporediti sa onima kalcij urata, što ukazuje na važnost mitogenezu u sadržaj kalcija u kristalima. Sintetički kristali OFC posjedovali su iste mitogene osobine kao i kristali dobiveni od bolesnika s chondrocalcinozom. Kristali kalcij mitogeno djelovanje nije posljedica povećanja sadržaja kalcija u podlozi koja okružuje stanice in vitro, kao što je glavni otapanjem kalcijevog fosfata kristala u mediju ne stimulira ugradnju ( ³ H) -timidina fibroblaste.

Jedan od predloženih mehanizama FCS induciranih mito geneza je sljedeći: abnormalni proliferaciju sinovijalnih stanica može biti povezan (barem djelomično) s endocitoze i intracelularni otapanje kristala, što dovodi do povećanja koncentracije kalcija ²⁺ u staničnu citoplazmu i aktivaciju kalcijevog način što dovodi do mitogeneze. U prilog ovom konceptu služi potrebu za izravnom kontaktu ćelije - kristal se potaknula mitogenezu kao izlaganjem kulture stanica kristala uzrokovanih rast stanica i izlaganje stanica, lišena mogućnosti takvog kontakta, ne uzrokuje njihov rast. Da bi se ispitao fagocitoza treba kristala nakon interakcije stanica - stanica uzgojenih kristala sa ⁴⁵ Ca-FCS i ( ³ H) -timidina. Pokazalo se da su sadržavale ⁴⁵ Ca CPCH stanice uključuju mnogo veći broj ( ³ H) timidina od stanica obilježenih bez primarnog kalcij fosfata. Potiskivanje makrofaga kulture citohalazinom endocitoze kristala uzrokuje inhibiciju otapanja kristala, koji naglašava potrebu fagocitozu.

Kristali koji sadrže kalcij su topivi u kiselini. Nakon fagocitoza kristala se otopi u kiselom mediju iz fagolizosoma makrofaga. Klorokin, amonijev klorid, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 i sve tvari koje povećavaju pH lizosomskog ovisno o dozi inhibira ulazak u stanicu i otapanje kristala ( ³ H) -timidina fibroplasti kultiviranih s primarnim kristala kalcijevog fosfata.

Dodavanje OFC kristala u kulturi monoklonskog fibroblasta uzrokovalo je deseterostruko povećanje unutarstaničnog sadržaja kalcija, koje se nakon 8 minuta vratilo na početnu vrijednost. Izvor kalcija bio je pretežno ekstracelularni ion, budući da su kristali bazičnog kalcijevog fosfata dodani u hranjivi medij bez kalcija. Sljedeći porast intracelularne koncentracije kalcija opažen je nakon 60 minuta i trajao je najmanje 3 sata. Ovdje izvor kalcija bio je fagocitizirani kristali otopljeni u fagolizosomima.

Utvrđeno je da mitogeno djelovanje FCS-kristala je sličan PDGF kao faktor rasta; kao i potonji, kristali OFC pokazuju sinergiju s obzirom na IGF-1 i krvnu plazmu. Blokada IGF-1 smanjuje mitogenezu stanica kao odgovor na OF. PG Mitchell et al (1989) su pokazali da su kristali FCS indukcija mitogenezu fibroblasta Balb / c- ₃ T ₃ zahtijevaju serin / treonin protein kinaza C (PKC), - jedan je od glavnih medijatora signala generiranih na vanjsku stimuliranje stanica hormona, neurotransmitera i faktori rasta. Smanjenje PKC aktivnost u stanicama Balb / c- ₃ T ₃ inhibira FCS-posredovana indukcija protooncogenes c-fos i c-myc, ali nema učinka na stimulaciju ovih onkogena posredovanih PDGF.

Povećanje sadržaja intracelularnog kalcija nakon otapanja fagocitiziranih kristala nije jedini signalni put za mitogenezu. Kada su čimbenici rasta kao što je PDGF se veže sa membranskog receptora stimulira fosfolipazu C (fosfo-diesteraza) koji gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bifosfat da se dobije intracelularnih glasnika - inozitol-3-fosfat idiatsilglitserola. Prva oslobađa kalcija iz endoplazmatski retikulum moduliranjem aktivnosti kalciju ovisnu ili o kalciju / kalmodulinu zavisnih enzima, kao što su protein kinaza i proteaze.

R. H. I Rothenberg Cheung (1988) izvijestio je pojačano razgradnju fosfolipaza C fosfatidilinozitol 4,5-bifosfat kunića u sinovijalnih stanica kao odgovor na stimuliranje s FCS kristala. Nedavno je značajno povećanje sadržaja inozitol-1-fosfat u stanicama s oznakom ( ³ H), inozitol; vrh je postignut za 1 minutu i trajao je oko 1 sat.

Diacil-glicerol je potencijalni aktivator kalcijevog pirofosfat dihidrata. Budući da CRC kristali povećavaju aktivnost fosfolipaze C, što dovodi do nakupljanja diacilglicerola, može se očekivati povećanje aktivacije PKC. PG Mitchell i koautori (1989) uspoređivali su učinak RPC kristala i PDGF na sintezu DNA pomoću Balb / c- ₃ T ₃ fibroblasta . U kulturi stanica, PKC je inaktiviran inkubacijom stanica s forbol-diesterom za fiksiranje tumora (TFD), analoga diacilglicerola. Dugotrajna stimulacija s malim dozama TFA smanjuje aktivnost PKC, dok se stimulacija s visokom dozom aktivira. Poticanje sinteze DNA pomoću RPC kristala potisnuto je nakon inaktivacije PKC, što ukazuje na važnost ovog enzima u OFC-induciranoj mitogenezi. Ranije, GM McCarthy i koautori (1987) pokazali su vezu mitogenog odgovora humanih fibroblasta s kristalima OFC s aktivacijom PKC. Međutim, OFC kristali ne aktiviraju fosfatidilinozitol-3-kinazu ili tirozin-kinaze, što potvrđuje činjenicu da je mehanizam stanične aktivacije kristalima OPC selektivan.

Proliferaciju stanica kontrolira skupina gena nazvanih proto-onkogenima. Proteini protiv i produkti proto-onkogena c-fos i c-shus lokalizirani su u staničnoj jezgri i povezani su s specifičnim DNA sekvencama. Stimulacija ZT3-fibroblasta pomoću OCP kristala rezultira ekspresijom c-fos nekoliko minuta, koja doseže maksimum nakon 30 minuta nakon stimulacije. Indukcija transkripcije s kristalima OFC kristala ili PDGF pojavljuje se unutar 1 sata i doseže maksimum nakon 3 sata nakon stimulacije. Najmanje 5 h stanica podupiru povećanu razinu transkripcije c-fos i c-myc. U stanicama s inaktiviranim PKC, značajno je inhibirana stimulacija c-fos i c-muss kristala RPA ili TPD, dok se indukcija ovih gena PDGF ne mijenja.

Predstavnici obitelji mitogen-aktivirane protein-kinaze (MAP K) su ključni regulatori različitih intracelularnih signalnih kaskada. Jedna od podskupina ove obitelji, p42 / p44, regulira proliferaciju stanica mehanizmom koji uključuje aktivaciju proto-onkogena c-fos i c-jun. Kristali OFC i PFCD aktiviraju signalni put proteinske kinaze, u kojem sudjeluju i p42 i p44, što ukazuje na ulogu ovog putanja u mitogenezi izazvanu kristalima koji sadrže kalcij.

Konačno, u OFC-induciranoj mitogenezi uključen je transkripcijski nuklearni faktor KB (NF-kB), koji je prvi put opisan kao laki lanac imunoglobulina na (IgK) gen. Ovo je inducirani faktor transkripcije, važan za mnoge signalne putove, jer regulira ekspresiju različitih gena. Indukcija NF-kB obično je povezana s otpuštanjem inhibitornih proteina iz citoplazme, nazvanu 1kB. Nakon induciranja NF-kB, javlja se translokacija aktivnog faktora transkripcije u jezgru. Kristali OFC inducira NF-kB u Balb / c- ₃ T ₃ fibroblaste i ljudskih kožnih fibroblasta.

Nekoliko putova može biti uključeno u prijenos signala nakon aktivacije NF-κB, ali svi oni uključuju protein kinaze koji fosforiliraju (a time i degradiraju) 1 kB. Na temelju rezultata in vitro studija, pretpostavljeno je da 1 kB služi kao supstrat kinaza (npr. PKC i protein kinaza A). Međutim, nedavno je identificiran kompleks kinaze 1 kB s velikom molekulskom masom. Te kinaze specifično fosforiliraju ostatke serina od 1 kB. Aktivacija NF-kV TNF-a i IL-1 zahtijeva djelotvorno djelovanje NF-KB-inducirajuće kinaze (NIC) i 1KB kinaze. Molekularni mehanizam aktivacije NIC-a trenutno nije poznat. Unatoč činjenici da kristali OFC aktiviraju i PKC i NF-kV, nije poznato u kojoj se mjeri ta dva procesa mogu povezati. Budući da se modifikacija GKB kinaze izvodi fosforilacijom, nije isključena uloga PKC u indukciji NFC-NFC kristalima fosforilacijom i aktivacijom GKB kinaze. U prilog ovom konceptu, inhibicija PKC staurosporinom OFC-kristalinično induciranom mitogenezom i ekspresijom NF-KB može poslužiti kao potpora ovom konceptu. Slično tome, staurosporin može inhibirati GkV kinazu i stoga inhibira protein kinazu A i druge protein-kinaze.

Stoga, mehanizam RPG-kristalinično inducirane mitogeneze u fibroblastima uključuje najmanje dva različita procesa:

• brzom vezanom uz membranu, što dovodi do aktivacije PKC i MAPK, indukcije NF-KB i proto-onkogena,
• sporiji intracelularni otapanje kristala, što dovodi do povećanja intracelularnog sadržaja Ca2 ⁺, a potom i aktivacije brojnih procesa koji ovise o kalciumu koji stimuliraju mitogenezu.

[1], [2], [3]

Indukcija kristala koji sadrže MMP-kalcij

Mediatori oštećenja tkiva s kristalima koji sadrže kalcij su MMP-kolagenaza-1, stromelizin, 92kD želatinaza i kolagenaza-3.

S obzirom hipoteza je predložio vezu između CPCH kristala sadržaja i destrukcijom tkiva, pri čemu kristala CPCH i eventualno neki kolagena fagocitoziraju sinovijalne stanica. Potaknuti sinoviti proliferiraju i luče proteaze. Ova je hipoteza testirana in vitro dodavanjem prirodnih ili sintetičkih kristala RPA, PFCD i drugih u kulturi ljudskih ili psi-synovitisa. Razina aktivnosti neutralnih proteaza i kolagenaza povećala se ovisno o dozi i bila je otprilike 5-8 puta veća nego u kontrolnoj kulturi stanica koje su uzgajane bez kristala.

U stanicama koje su uzgajane u mediju koji sadrži kristale, otkriveno je ko-indukcija mRNA kolagenaze-1, stromelizina i želatinozne-92 kD uz naknadnu sekreciju enzima u medij.

OFC kristali također su uzrokovali nakupljanje mRNA kolagenaze-1 i kolagenaze-2 u zrelim svinjskim hondrocitima s naknadnim izlučivanjem enzima u medij.

GM McCarty i koautori (1998) proučavali su ulogu intracelularnog otapanja kristala u kristaliziranoj produkciji MMP. Povećanje pH sa lizosomalni bafilomitsina depresivnog unutarstaničnog otapanje kristala i oslabiti proliferacijski odgovor humanih fibroblasta u CPCH kristali, ali ne inhibiraju sintezu i sekreciju MMP.

Ni kristali baznog kalcijevog fosfata niti PFCD nisu inducirali proizvodnju IL-1 in vitro, za razliku od kristala natrij urata.

Trenutni podaci jasno upućuju na izravnu stimulaciju produkcije MMP-a fibroblastima i hondrocitima nakon dodira s kristalima koji sadrže kalcij.

Simptomi osteoartritisa svjedoče o značajnoj ulozi MMP u progresiji bolesti. Prisutnost kristala koji sadrže kalcij povećava degeneraciju tkiva zahvaćenih zglobova.

Stimulacija sinteze prostaglandina

Osim rasta stanice, izlučivanje enzima kalcija sadrže kristale uzrokuje oslobađanje prostaglandina iz kulture stanica sisavaca, posebice PGE ₂. Otpuštanje PGE- _{2 se} u svim slučajevima javlja u prvom satu nakon izlaganja stanica kristalima. R. Rothenberg (l 987), je utvrđeno da je glavni izvor arahidonske kiseline za sintezu PGE ₂ su fosfatidilkolin, fosfatidiletanolamin, te je potvrdio da fosfolipaze ₂ i FOOT - dominantna proizvodnja put PGE ₂.

Kao odgovor na učinak kristala CPC, PGEl se također može osloboditi. GM McCarty i suradnici (1993,1994) proučavao efekt PGE ₂, PGE, i njegova analoga mizoprostol na mitogeni odgovor humanih fibroblasta u kristale CPCH. Sva tri agensa inhibiraju mitogeni odgovor na način koji ovisi o dozi, pri čemu PGE i misoprostal pokazuju izraženiju inhibicijsku aktivnost. PGE i misoprostol, ali ne i PGE2 _, inhibiraju nakupljanje mRNA kolagenaze kao odgovor na djelovanje OFC kristala.

MG McCarty i N. Cheung (1994) istražili su mehanizam RPC-posredovane aktivacije PGE stanica. Autori su pokazali da PGE - jaki induktor unutarstaničnog cAMP od PGE ₂ i PGE inhibira OFC-induciranu mitogenezu i produkcije MMP s cAMP-ovisnom signalnog puta. Moguće je da povećanje produkcije PGE izazvane kristalima OFK slabi druge biološke učinke (mitogenezu i MMP produkciju) mehanizmom povratne sprege.

Upala izazvana kristalima

Kalcij-kristali se često nalaze u sinovijalnoj tekućini pacijenata sa osteoartritisom, ali s epizodama akutne upale leukocitoza rijetke u osteoartritisa i artropatija kod kristallassotsiirovannyh (npr sindrom „rame zajednički Milwaukee”). Fizički potencijal kristala može se modificirati pomoću brojnih inhibitornih čimbenika. R. Terkeltaub sur (1988) su pokazali sposobnost seruma i plazme krvi značajno inhibiraju neutrofil odgovor granulotsitovov kristalizira osnovne kalcijev fosfat. Čimbenici koji uzrokuju takvu inhibiciju su proteini koji vežu kristale. Ispitivanje jednog od tih proteina - u ₂ -HS glikoprotein (AHSr) - pokazao da je većina ANSG moćan i specifični inhibitor neutrofilnih granulocita u kristalima odgovor CPCH. AHSr - protein sirutke iz jetrenog podrijetla; Poznato je da je u usporedbi s drugim proteinima krvnog seruma u relativno visokim koncentracijama sadržanim u kostima i mineraliziranim tkivima. Nadalje, prisutan u AHSr „neupalnim” synovial fluid, te se detektira na primarne kristala kalcijevog fosfata u nativnom sinovijalnoj tekućini. Tako, nije isključena vjerojatnost za modulaciju AHSr flogogennogo potencijalnu jezgru kristala kalcijev fosfat u uvjetima in vivo.

Ukratko, predstavljamo dvije sheme patogeneza osteoartritisa predložene SB van den Berg et al, (1999) i M. Sarrabba et al (1996), koji kombinira mehanička, genetičke i biokemijske faktora.