Reparation av ledbrusk och tillväxtfaktorer vid patogenes av artros

Med utvecklingen av bioteknik, i synnerhet kloningsteknik, fyller nyligen intensivt listan av tillväxtfaktorer, som är anabola faktorer är viktiga, men inte helt tydlig roll i patogenesen av artros.

Den första gruppen av tillväxtfaktorer, som kommer att diskuteras nedan, är IGF. De finns i stora mängder som finns i serum, har ett antal gemensamma egenskaper med insulin. IGF-2 är mer karakteristisk för det embryonala utvecklingsstadiet, medan IGF-1 är den dominerande grupprepresentanten hos en vuxen. Båda representanterna för denna grupp verkar genom att binda till I-typ-IGF-receptorerna. Om IGF-2, är den funktion okänd, har värdet på IGF-1 bestämts - den är kapabel stimulirvovat proteoglykansyntes genom kondrocyter och inhiberar signifikant katabola processer i ledbrosket. IGF-1 är den huvudsakliga anabola stimulansen för syntes av proteoglykaner genom kondrocyter, närvarande i serum och synovialvätska. IGF-1 är en viktig faktor för odling av kondrocyter i experimentella modeller av in vitro- modeller av kolemiemi . Det föreslås att IGF-1 träder in i synovialvätskan från blodplasman. Dessutom producerar normala kondrocyter båda faktorerna - uttrycket av IGF-1 och IGF-2 finns i synovialmembranet och brosket hos patienter med osteoartrit. I normalt brusk har IGF-1 inte mitogena egenskaper, men det kan stimulera cellernas proliferation i den skadade matrisen, vilket indikerar deltagande i reparativa processer.

Biologiskt aktiva ämnen som stimulerar reparation och sänker nedbrytningen av ledbrusk

• insulin
• Gamma-interferon
• Tillväxthormon, androgener
• Somatomediner (IPF-1 och -2)
• TGF-beta (vävnadstillväxtfaktor)
• Tillväxtfaktorn härrörande från blodplättar
• Den huvudsakliga tillväxtfaktorn för fibroblaster
• EFR
• Il-1-receptorantagonist
• TNF-a-bindande proteiner
• Vävnadshämmare av metalloproteaser
• ₂ -makrogloʙulin
• ai-antitrypsin
• Loppor, makroglobulin
• WG-antikymotrypsin

Verkningarna av IGF-1 och IGF-2 styrs av olika IGF-bindande proteiner (IGF-SB), som också produceras av kondrocyter. IGF-Sa kan fungera som en bärare, och också ha IGF-blockerande aktivitet isolerades från ledbrosk av patient sosteoartrozom celler producerar en överskottsmängd av IGF-Sa, vilket indikerar att blockering dessa effekter av IGF. J. Martel-Pelletier et al (1998) visade att även om IGF-1-syntes i brosk i artros ökar något kondrocyter svarar på IGF-1-stimulering. Det visade sig att detta fenomen är associerat (åtminstone delvis) med en ökning av nivån av IGF-SB. IGF-SB har en hög affinitet för IGF och är en viktig biomodulator av dess aktivitet. Hittills sju typer studerade IGF-Sa, dysreglering av IGF-SB-3 och IGF-Sa-4 spelar en viktig roll vid artros.

En annan kategori av tillväxtfaktorer som uppvisar olika effekter på kondrocyter innefattar trombocyt-härledd tillväxtfaktor (PDGF), FGF och TGF-beta. Dessa faktorer produceras inte bara av kondrocyter utan också av aktiverad synovit. FGF har både anabola och kataboliska egenskaper beroende på koncentrationen och tillståndet av ledbrusk. PDGFen deltar i att upprätthålla VKM-homeostasen hos ledbrusk, utan uppenbara mitogena egenskaper. För denna tillväxtfaktor är förmågan att förbättra syntesen av proteoglykaner och minska deras nedbrytning känd.

TGF-beta är av särskilt intresse när det gäller att studera sin roll i artrosens patogenes. Han är medlem i en stor TGF-superfamilj, har gemensamma funktionella och signalerande egenskaper med nyupptäckta tillväxtfaktorer för BMP (benmorfogenetiska proteiner).

TGF-beta - en pleiotrop faktor: å ena sidan, den har immunsuppressiva egenskaper, å andra sidan - är det en kemotaktisk faktor och potent stimulator av fibroblastproliferation. De unika egenskaperna hos TGF-beta är förmågan att hämma frisättningen av enzymer från olika celler och öka produktionen av enzymhämmare (t.ex. TIMP). TGF-beta anses vara en viktig regulator för vävnadsskada på grund av inflammation. Så, i vävnaden av ledbrusk, stimulerar TGF-beta signifikant produktionen av matrisen med kondrocyter, speciellt efter förexponering med denna faktor. Normalt brosk är okänsligt för TGF-beta. Hos patienter med OA stimulerar TGF-P produktionen av aggrecan och små proteoglykaner i ledbrusk.

TGF-beta produceras av många celler, i synnerhet kondrocyter. Det släpps i latent form i samband med ett särskilt protein som kallas "proteinet associerat med latens" (BAL). Dissociation med detta protein utförs av proteaser, vilka produceras i stora mängder i inflammerade vävnader. Förutom TGF-beta, som produceras av aktiverade celler, är den latenta formen av denna faktor ett viktigt element i reaktiviteten hos TGF-beta i vävnad efter lokal skada. TGF-beta i en signifikant mängd finns i synovialvätskan, synovialmembranet och brosk i leden som påverkas av artros. På områden med skadad vävnad där det finns inflammatoriska infiltrat detekteras koexression av TNF och IL-1, medan det i områden med fibrosfenomen endast detekteras TGF-beta-uttrycket.

Inkubation av kondrocyterkulturen erhållen från patienter med osteoartrit med TGF-beta orsakar en signifikant ökning av syntesen av proteoglykaner av dessa celler. Stimulering av TGF-beta av normala kondrocyter orsakar en ökning i syntesen av proteoglykaner först efter många inkubationsdagar. Kanske denna gång är det nödvändigt att ändra fenotypen hos cellerna under påverkan av TGF-beta (t ex för att ändra den så kallade kompartmentalisering av proteoglykaner: nybildade proteoglykaner ligger precis runt kondrocyterna).

Det är känt att aktiveringen av syntesen av tillväxtfaktorer, i synnerhet TGF-beta, är en viktig länk i patogenesen av njure- och leverfibros, ärrbildning vid sårläkning. En ökning av belastningen på kondrocyter in vitro leder till hyperproduktion av TGF-beta, medan en minskning av syntesen av proteoglykaner efter lim-immobilisering kan jämföras med TGF-beta. TGF-beta inducerar bildandet av osteofyter i ledarens marginalområde som en mekanism för att anpassa sig till förändringar i belastningen. IL-1, som orsakar en måttlig inflammatorisk process i synovia som svar på ledskada, främjar bildandet av kondrocyter med en modifierad fenotyp, vilket ger en överdriven mängd.

Upprepad lokal injektion av rekombinant TGF-beta i höga koncentrationer ledde till utvecklingen av artros i möss C57B1 linje - bildandet av osteofyter, som är karaktäristisk för human artros, och betydande förlust av proteoglykaner i "vågiga gränsen" område.

För att förstå den överskjutande TGF-beta är känd för att ändra brosk, bör det noteras att exponeringen av TGF-P inducerar en karakteristisk fenotyp kondrocyt förändring underklass syntetiserade proteoglykaner och kränkning av den normala integrationen av ECM-komponenter. Och IGF-1 och TGF-beta stimulerar syntesen av proteoglykaner från kondrocyter odlade i alginat, men den senare framkallar också de så kallade uppdelnings proteoglykaner. Dessutom visade det sig att TGF-beta ökar kollagenas-3 (MMP-13) i aktiverade kondrocyter som avviker från det allmänna konceptet av TGF-beta som en faktor som omvänt minskar frisättningen av destruktiva proteaser. Fastän det inte är känt huruvida TGF-beta-inducerad syntes av MMP-13 är involverad i patogenesen av OA. TGF-beta är inte bara stimulerar proteoglykansyntes, utan bidrar även till deras avsättning i ligament och senor, vilket ökar styvheten och minskar rörelseomfång i lederna.

CIP är medlemmar i TGF-beta superfamiljen. Vissa av dem (CML-2, CML-7 och CMS-9) har egenskapen att stimulera syntesen av proteoglykaner med kondrocyter. CMP utför sina effekter genom att binda till specifika receptorer på cellytan; signaleringsvägarna för TGF-beta och CMS är något olika. Liksom TGF-beta sänds signalen från CMP genom serin / treoninkinas typ I och II-receptorkomplexet. I detta komplex transfosforyleras typ II-receptorn och aktiverar typ I-receptorn, vilken sänder signalen till signalmolekylerna kallad Smad. Efter mottagning av Smad-signalen fosforyleras de snabbt. Det är nu känt att Smad-1, -5 och -8 fosforyleras i signalvägen för CMP, och Smd-2 och Smad-3 i TGF-beta-signaleringsvägen. Därefter är namnet Smad associerat med Smad-4, vilket är vanligt för signaleringsvägarna för alla representanter för TGF-beta superfamiljen. Detta faktum förklarar närvaron av korsfunktioner hos medlemmarna i TGF-beta superfamiljen, liksom fenomenet ömsesidig inhibering av TGF-beta- och CMS-signalvägarna genom konkurrens om gemensamma komponenter. Inte så länge sedan identifierades en annan klass av Smad-proteiner, som representeras av Smad-6 och -7. Dessa molekyler verkar som regulatorer av signaleringsvägarna för TGF-beta och CML.

Trots att den stimulerande effekten på kommissionen för en lång tid, syntes av proteoglykaner, är kända för sin roll i regleringen av funktionen av ledbrosk förblir kontroversiell på grund av den välkända förmåga att inducera dedifferentiering av ILC celler stimulerar förkalkning och benbildning. M. Enomoto-Iwamoto och medarbetare (1998) har visat att det krävs interaktionen med ILC ILC-typ Il-receptom för att bibehålla den differentierade fenotypen av kondrocyter och kontrollen av deras proliferation och hypertrofi. Enligt LZ Sailor et al (1996), ILC-2 stöder kondrocytfenotypen i odling under 4 veckor, utan att orsaka hypertrofi. KMP-7 (identisk med osteogent protein-1) stödjer lång mogen kondrocytfenotyp av brosk odlades i alginat.

Introduktionen av KMP-2 och -9 i knäskarv hos möss ökade syntesen av proteoglykaner med 300% och signifikant mer än TGF-beta. Den stimulerande effekten visade sig emellertid vara tillfällig, och efter några dagar återvände syntesnivån till den ursprungliga. TGF-beta orsakade en längre stimulering av proteoglykan syntes, vilket förmodligen beror på autoinduktion av TGF-beta och sensibilisering av kondrocyter till denna faktor.

TGF-beta är ansvarig för bildandet hondrofitov som kan betraktas som oönskade effekter av dess verkan, KMP-2 främjar också bildandet hondrofitov, men i andra artikulära kantparti (främst i tillväxtplattan).

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

Bruskmorfogenetiska proteiner

Bruskmorfogenetiska proteiner (XMP-1 och -2) är ännu en annan representant för superfamiljen TGF-beta, som är nödvändig för bildandet av broskvävnad under utvecklingen av lemmarna. Mutationen av genen av HMP-1 orsakar kondrodysplasi. KMP har kanske en mer selektiv, brosk-orienterad profil. Trots det faktum att TGF-beta och CML kan stimulera kondrocyter kan de verka på många andra celler, så deras användning för broskreparation kan åtföljas av biverkningar. Båda typerna av CMP finns i brosket av friska leder som påverkas av osteoartros, de bidrar till reparation av ECM av ledbrusk efter enzymatisk nedbrytning, som stöder en normal fenotyp.

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

Synergism av tillväxtfaktorer

En tillväxtfaktor kan framkalla sig, liksom andra tillväxtfaktorer, är denna interaktion finreglerad. Till exempel ger FGF tillsammans med andra tillväxtfaktorer effektivare reparation av ledbrusk efter en traumatisk defekt. IGF-1 tillsammans med TGF-beta inducerar signifikant den normala fenotypen av kondrocyter när de odlas in vitro. Det påvisades att TGF-beta stör produktionen av IGF-1 och IGF-SB, och även defosforylerar IGF-1-receptorn, stimulerar bindningen av IGF-1. I det intakta brosket hos möss observerades en synergism av IGF-1 med många tillväxtfaktorer. Den lätta reaktionen av kondrocyter i IGF-1 kan dock inte jämföras med användning i kombination med andra tillväxtfaktorer.

Interaktion av anabola och destruktiva cytokiner

Tillväxtfaktorer visar en komplex interaktion med IL-1. Exempelvis ökar förexponering av kondrocyter i FRF frisättningen av proteaser efter exponering för IL-1; Det beror kanske på att en ökning av uttrycket av IL-1-receptorer. PDGF stimulerar också IL-1-beroende frisättning av proteaser, men det minskar IL-1-medierad inhibering av proteoglykansyntes. Detta kan innebära att vissa tillväxtfaktorer samtidigt kan stimulera bruskreparationsprocessen och bidra till förstöringen. Andra tillväxtfaktorer såsom IGF-1 och TGF-P, stimulera syntesen av artikulär matris och inhibera IL-1-medierad nedbrytning av ledbrosk, d.v.s. Deras aktivitet är endast associerad med vävnadsreparation. Sådan interaktion beror inte på förexponering av kondrocyter IL-1. Intressant nog kan kinetiken för IL-1 och TGF-beta vara olika effekter: förmågan hos TGF-beta för att inhibera nedbrytning av ledbrosk reduceras till dess långsamma verkan av TIMP-mRNA. Å andra sidan finns en ökning i nivån av hNOC och N0 i frånvaro av TGF-beta. Med tanke på den NO-beroende suppressiv effekt av IL-1 på proteoglykansyntes genom kondrocyter, kan vi förklara varför vi observera en mycket starkare motstånd mot TGF-beta-IL-1-beroende hämning av syntesen proteglikanov jämfört med förstörelsen av proteoglykaner in vivo.

I en studie i möss, vilka injicerades intraartikulärt IL-1 och tillväxtfaktorer har visats att TGF-beta antagoniserar signifikant IL-1-medierad inhibering av proteoglykan syntes av ledbrosk, medan ILC-2 är inte i stånd att sådan motverkan: stimulerande sin fulla potential inhiberade IL-1 även under tillståndet av en hög koncentration av CMP-2. Det är anmärkningsvärt att i frånvaro av IL-1 KMP-2 signifikant stimulerade proteoglykansyntes intensiv än TGF-beta).

Också påverkan på syntesen av proteoglykaner, TGF-beta också signifikant påverka IL-1-inducerade minskningen i innehåll av proteoglykaner i brosk. Kanske, beroende på den relativa koncentrationen av IL-1 och TGF-beta, minskar eller ökar innehållet av proteoglykaner. Intressant nog var det ovan beskrivna motståndet mot IL-1 och TGF-beta efter i tjockleken av brosket, men inga sådana effekter nära kanterna hondrofitov artikulära ytor. Utbildning hondrofitov induceras av TGF (3, vilket påverkar de kondrogena cellerna i periostet, vilket orsakar utveckling av kondroblaster och avsättning av proteoglykaner. Tydligen etihondroblasty inte känslig för IL-1.

HL Glansbeek et al (1998) studerade förmågan hos TGF-beta-2 och ILC motverka hämningen av syntesen av proteoglykaner i lederna från artritiska möss zimozanindutsirovannym (dvs "ren" modell av IL-1-inducerad inflammation). Intraartikulär administrering av TGF-beta signifikant motverkas hämning av proteoglykansyntes induceras av inflammation, medan ILC-2 var nästan oförmögna motverka denna IL-1-beroende process. Upprepade injektioner av TGF-P i knäet hos testdjuren stimulerades signifikant proteoglykansyntes genom kondrocyter, bidrog till bevarandet av existerande brosk proteoglykaner atrofisk inflammation, men inhiberar inte den inflammatoriska processen.

När proteoglikansinteziruyuschey kondrocyt funktion studerar användning av experimentella modeller av osteoartrit hos djur har alltid noterat förhöjda nivåer och stimulering av syntesen av proteoglykaner i de tidiga stadierna av OAB skillnad inflammatoriska modeller i vilka signifikant inhibering av syntesen observeras (IL-1 -zavisimyyprotsess). Ökad aktivitet av anabola faktorer, innefattande tillväxtfaktorer, observeras i osteoartrit, eliminerar inverkan av suppressor-cytokiner såsom IL-1. Bland tillväxtfaktorerna är det viktigaste TGF-beta; CIC-2 är osannolikt att spela en viktig roll i denna process. Fastän IGF-1 kan stimulera proteoglykansyntes in vitro, under förhållanden in vivo är en egenskap som inte observerats för lokal applicering av IGF-1. Kanske beror det på att den endogena nivån på denna tillväxtfaktor är optimal. I de senare stadierna av artros symptom hämning av proteoglykansyntes, förmodligen på grund av den dominerande effekten av IL-1 och felet av tillväxtfaktorer motverkar det på grund av lägre aktivitet.

Analys av uttrycket av tillväxtfaktorer i möss STR / ORT linje med spontan osteoartrit visade öka mRNA-nivåer av TGF-P och IL-1 i den skadade brosket. Det bör noteras att aktiveringen av TGF-beta från latent form är ett viktigt element i vävnadsreparation. Förstå rollen av TGF-beta komplicerar resultaten av studien av uttrycket av TGF-beta typ II-receptorer hos kaniner i ACL-linjen. Omedelbart efter induktionen av osteoartrit, detekterades en reducerad nivå av dessa receptorer, vilket indikerar en otillräcklig signalfunktion av TGF-beta. Intressant är de bristfälliga receptor TGF-beta-11-typ möss spontannogoosteoartroza tecken detekteras, som också indikerar den viktiga roll som signalfunktion av TGF-beta i en försämring av broskreparation och osteoartrit utveckling.

Absolut tillväxtfaktorer innehåll i lederna hos patienter med reumatoid artrit eller osteoartrit kan tyda på deras eventuella roll i patogenesen av dessa sjukdomar. Emellertid, trots det faktum att lederna i osteoartrit och reumatoid artrit har en hög koncentration av tillväxtfaktorer, är helt annorlunda naturen av nedbrytning och reparation i båda sjukdomarna. Det kan finnas andra ännu oidentifierade faktorer spelar en viktig roll i patogenesen av dessa sjukdomar, eller andra aspekter av de fenomen som studeras bestämmes för nedbrytning och reparation i vävnader i lederna (t ex uttrycket av vissa receptorer på kondrocyter yta, lösliga receptorer, bindande proteiner, eller obalans anabola och destruktiva faktorer).