Roll av kristalldeponering vid patogenes av artros

I 30-60% av patienter med artros visar en grundläggande kalciumfosfatkristaller (CPCH) i ledvätskan. Enligt A. Swan et al, (1994), som innehåller kalcium kristaller är i ledvätskan från en mycket större antal patienter med artros, men på grund av en alltför liten storlek av kristallerna eller liten mängd, kan de inte identifieras genom konventionella tekniker. Närvaro av basiska kalciumfosfatkristaller i ledvätskan korrelerar med radiologiska tecken på ledbrosk degenerering, och är associerad med en stor volym av exudat i jämförelse med utgjutning i knälederna utan kristaller. En studie av faktorer som påverkar den radiografiska progression gonartros visade att avsättning av kristaller av kalciumpyrofosfat-dihydrat (PFKD) är en prediktor för ogynnsam kliniskt och radiologiskt utfall. I studien av äldre patienter fann att artros är associerad med kondrokalcinos, särskilt i sidled avdelningen tibiofemoralnom av knäleden och de tre första av de metacarpophalangeal lederna. Ofta detekteras båda typerna av kristaller - OFC och PFCD - hos patienter med osteoartrit.

Kliniskt skiljer sig degenerationen av ledbrusk, som orsakas av deponering av kalciumhaltiga kristaller, från det i primär artros. Om kristallerna var en enkel epifenomen av bruskdegenerering, skulle de hittas i leder som oftast påverkas av primär artros, d.v.s. I knä, höft, små leder i händerna. Tvärtom påverkar sjukdomen av kristallpåverkan oftast atypisk för de primära osteoartrosans lederna - axel, handled, ulnar. Närvaron av kristaller i den gemensamma (exudat) vätskan är associerad med en allvarligare degenerering av ledbrusk. Frågan om vad som är orsaken och vad som är konsekvensen är avsättning av kristaller eller degenerering av brosket. Intermediate position antas av följande antagande: den primära anomali bruskmetabolism leder till dess degenerering, och den sekundära depositionen av kristaller accelererar dess nedbrytning (den så kallade teorin om amplifieringsslingan).

Den exakta mekanismen för skada på ledbrusk med kalciuminnehållande kristaller är inte känt, dess individuella element ges nedan. Teoretiskt kan kalciumhaltiga kristaller direkt skada kondrocyter. Men histologiskt kristaller sällan lokaliserad nära kondrocyter, ännu mer sällan upp dem. Mest sannolika är fagocytos kristaller synoviala ytskiktsceller med efterföljande isolering av proteolytiska enzymer eller cytokiner utsöndring, stimulerar utsöndringen av enzymer genom kondrocyter. Detta koncept stöds av forskning roll PFKD-inducerad synovit i utvecklingen snabbt framåt artros med pyro artropati. Under loppet av denna studie i kaniner med artros inducerad partiell lateral meniskektomi i rätt knäleden injicerades kalciumpyrofosfat-dihydrat kristall (1 eller 10 mg), en gång per vecka. Det visade sig att efter 8 injektioner i rätt knäled var det signifikant allvarligare förändringar jämfört med vänster. Intensitet av synovial inflammation korrelerades med intraartikulär injektion av kalciumpyrofosfatkristalldihydrat och deras dos. Trots det faktum att används i denna studie, doser av kristaller PFKD överstiger de in vivo, tyder resultaten på en roll för PFKD-inducerad inflammation i utvecklingen av artros vid pyrofosfat artropati.

Potentiella mekanismer för kalciumhaltig kristallinducerande skada på ledbrusk är associerade med deras mitogena egenskaper, förmågan att framkalla MMP och stimulera syntesen av prostaglandiner.

Mitogen effekt av kalciumhaltiga kristaller. När kristallas-sotsiirovannyh artropatier uppvisar ofta proliferation av synoviala ytskiktsceller, och kristallerna själva endast delvis ansvarig för denna process. En ökning av antalet synovialceller tillsammans med ökad utsöndring av cytokiner som främjar kondrolys och orsaka utsöndring av proteolytiska enzymer. OFC kristaller i koncentrationer detekterade i patologin av lederna i en människokropp dosberoende stimulerade mitogenes kulturer vilande hudfibroblaster, synoviala fibroblaster hundar och möss. Kristaller av kalciumpyrofosfatdihydrat, urat, sulfat, karbonat och om kalciumfosfat stimulerar celltillväxt. Start och aktivera topp ( ³ H) -tymidin inkorporering, inducerade dessa kristaller är förskjutna med 3 timmar jämfört med serumstimulering av blodceller. Kanske är denna tidsperiod nödvändig för fagocytos och upplösning av kristallerna. Tillsatsen av kontrollkristaller av samma storlek (t.ex. Diamantdamm eller latexpartiklar) stimulerade inte mitogenesen. Kristaller av natrium urat-monohydrat har svaga mitogena egenskaper och kraftigt sämre än de av kalcium urat, vilket indikerar betydelsen av mitogenes i kalciuminnehållet i kristallerna. Syntetiska kristaller OFC hade samma mitogena egenskaper som kristaller erhållna från patienter med kondrakalcinos. Kalcium kristaller mitogen effekt var inte ett resultat av en ökning av kalciumhalten i mediet som omger cellen in vitro, som det viktigaste genom upplösning av kalciumfosfatkristaller i mediet stimulerade inte inkorporering av ( ³ H) -tymidin fibroblaster.

En av de föreslagna mekanismerna FCS-inducerade mito genes är följande: den onormala proliferationen av synovialceller kan vara associerade (åtminstone delvis) med endocytos och intracellulär upplösning av kristallerna, vilket leder till en ökning i koncentrationen av Ca ²⁺ i cellcytoplasman och aktivering av kalcium-sätt vilket leder till mitogenes. Till stöd för detta koncept tjänar behovet av direktkontakt i cellen - kristallen för att stimulera mitogenes som cellodlings utläggning av kristaller orsakade celltillväxt och cellexponering, berövas möjligheten till en sådan kontakt, orsakade inte deras tillväxt. För att studera fagocytos behöver kristaller efter interaktionen av en cell - kristallceller odlade med ⁴⁵ Ca-FCS och ( ³ H) -tymidin. Det visade sig att som innehåller ⁴⁵ Ca CPCH celler innefattar ett mycket större antal ( ³ H) tymidin än celler märkta utan primär kalciumfosfat. Undertryckandet av makrofag odlings cytochalasin endocytos kristaller orsakade inhibering av upplösning av kristallerna, vilket också betonar behovet fagocytos.

Kalciuminnehållande kristaller är lösliga i syra. Efter fagocytos upplöses kristallerna i ett surt medium med fagolysosomer av makrofager. Klorokin, ammoniumklorid, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 och alla medel som ökar lysosomalt pH inhiberar dosberoende det intracellulära upptaget och upplösning av kristallerna ( ³ H) -tymidin fibro-blaster odlas med primära kristaller av kalciumfosfat.

Tillsats av OFC-kristaller till en monoskiktfibroblastkultur orsakade en omedelbar tiofaldig ökning av intracellulärt kalciuminnehåll, vilket återvände till baslinjen efter 8 minuter. Källan av kalcium var övervägande en extracellulär jon, eftersom kristallerna av basiskt kalciumfosfat sattes till det kalciumfria näringsmediet. Nästa ökning av intracellulär kalciumkoncentration observerades efter 60 minuter och varade minst 3 timmar. Här var kalciumkällan fagocytiserade kristaller upplösta i fagolysosomer.

Det har fastställts att den mitogena effekten av RPC-kristaller liknar den för PDGF som en tillväxtfaktor; Som de senare visar OFC-kristallerna synergi med avseende på IGF-1 och blodplasma. Blockaden av IGF-1 reducerar mitogenesen av celler som svar på OF. PG Mitchell et al (1989) visade att kristallerna FCS-induktion av mitogenes fibroblaster Balb / c- ₃ T ₃ kräver ett serin / treonin-proteinkinas C (PKC) - en av de stora mediatorer av signaler som genereras vid en extern stimuleringsceller hormoner, neurotransmittorer och faktorer tillväxt. Minska PKC-aktivitet i celler av Balb / c- ₃ T ₃ inhiberar FCS-förmedlad induktion av protoonkogener c-fos och c-myc, men har ingen effekt på stimuleringen av dessa onkogener som medieras av PDGF.

En ökning av innehållet av intracellulärt kalcium efter upplösning av fagocytiserade kristaller är inte den enda signalvägen för mitogenes. När tillväxtfaktorer såsom PDGF binder med dess membranreceptor stimulerar fosfolipas C (fosfo-diesteraza), som gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bisfosfat för att bilda intracellulära budbärare - inositol-3-fosfat idiatsilglitserola. Den första utsläppen kalcium från det endoplasmatiska retiklet genom att modulera aktiviteten av kalciumberoende och kalcium / kalmodulin-beroende enzymer såsom proteinkinaser och proteaser.

R. Rothenberg och N. Cheung (1988) rapporterade ökad fosfolipas C nedbrytning av fosfatidylinositol 4,5-bisfosfat i kaninsynovialceller som svar på stimulering av OFC-kristaller. Nyligen avsevärt öka halten av inositol-1-fosfat i cellerna med den märkta ( ³ H) inositol; toppen nås inom 1 minut och varade ca 1 timme.

Diacylglycerol är en potentiell aktivator av kalciumpyrofosfatdihydrat. Eftersom CRC-kristallerna ökar aktiviteten av fosfolipas C, vilket leder till ackumulering av diacylglycerol, kan man därför förvänta sig en ökning av aktivering av PKC. PG Mitchell et al (1989) jämförde effekterna av FCS-kristaller och PDGF på fibroblaster DNA-syntes av Balb / c- ₃ T ₃. I cellodling inaktiverades PKC genom inkubering av celler med en tumörfixerande forbol diester (TFD), en analog av diacylglycerol. Långvarig stimulering med låga doser TFA minskar aktiviteten hos PKC, medan en enda stimulering med hög dos aktiveras. Stimuleringen av DNA-syntesen med RPC-kristaller undertrycktes efter inaktivering av PKC, vilket indikerar betydelsen av detta enzym i OFC-inducerad mitogenes. Tidigare demonstrerade GM McCarthy och medförfattare (1987) kopplingen av mitogena responsen hos humana fibroblaster till OFC-kristallerna med aktivering av PKC. Emellertid inte de FCS-kristallerna inte aktivera fosfatidylinositol 3-kinas eller ett tyrosinkinas, vilket bekräftar det faktum att mekanismen för cellaktiverings kristaller CPCH selektiva.

Cellproliferation styrs av en grupp av gener som kallas proto-onkogener. Protein fiende och thu, produkter av proto-onkogener c-fos och c-shus lokaliseras i cellkärnan och är associerade med specifika DNA-sekvenser. Stimulering av ZT3-fibroblaster med OCP- kristaller resulterar i uttrycket av c-fos i flera minuter, vilket når maximalt efter 30 min efter stimulering. Induktionen av transkription med -mouse OFC-kristaller eller PDGF sker inom 1 timme och når maximalt efter 3 timmar efter stimulering. Minst 5 h celler stödjer en ökad nivå av transkription av c-fos och c-myc. I celler med inaktiverad PKC inhiberas stimulering av c-fos och c-muss- kristaller av RPA eller TPD signifikant, medan induktion av dessa PDGF-gener inte förändras.

Representanter för den mitogenaktiverade proteinkinasfamiljen (MAP K) är nyckelregulatorer av olika intracellulära signalkaskader. En av underklassen i denna familj, p42 / p44, reglerar proliferationen av celler med en mekanism som involverar aktiveringen av proto-onkogenerna c-fos och c-jun. OFC- och PFCD-kristallerna aktiverar proteinkinassignalvägen i vilken både p42 och p44 deltar, vilket indikerar rollen för denna väg i mitogenes inducerad av kalciuminnehållande kristaller.

Slutligen är transkriptionsnukleär faktor KB (NF-kB), som först beskrivits som immunoglobulin med lätta kedjor till (IgK) -gen, involverad i den OFC-inducerade mitogenesen. Detta är en inducerad transkriptionsfaktor, viktig för många signalvägar, eftersom den reglerar uttrycket av olika gener. Induktionen av NF-kB är vanligtvis associerad med frisättningen av hämmande proteiner från cytoplasman, kallad 1kB. Efter NF-kB-induceringen sker translokation av den aktiva transkriptionsfaktorn till kärnan. OFC kristaller inducera NF-kB i Balb / c- ₃ T ₃ -fibroblaster och humana hudfibroblaster.

Flera vägar kan vara involverade i signalöverföring efter aktiveringen av NF-KB, men alla innefattar proteinkinaser som fosforylerar (och därigenom nedbryter) 1 kB. Baserat på resultaten från in vitro-studier antogs det tidigare att 1 kB tjänar som substrat för kinaser (t.ex. PKC och proteinkinas A). Emellertid identifierades ett 1 kB kinaskomplex med en stor molekylvikt nyligen. Dessa kinaser fosforylerar specifikt serinrester av 1 kB. Aktivering av NF-kV TNF-a och IL-1 kräver effektiv verkan av NF-KB-inducerande kinas (NIC) och 1KB-kinas. Den molekylära mekanismen för NIC-aktivering är för närvarande inte känd. Trots att OFC-kristaller aktiverar både PKC och NF-kV, är det inte känt i vilken utsträckning dessa två processer kan anslutas. Eftersom modifiering av STB utförs genom kinas fosforylering är inte uteslutet roll av PKC i induktion av NF-kristaller CPCH kV genom fosforylering och kinasaktivering STB. Till stöd för detta koncept kan hämning av PKC med staurosporin OFC-kristallinducerad mitogenes och NF-KB-uttryck tjäna som ett stöd för detta koncept. På liknande sätt kan staurosporin hämma GkV-kinaset och hämmar därför proteinkinas A och andra proteinkinaser.

Sålunda innefattar mekanismen för RPC-kristallinducerad mitogenes i fibroblaster åtminstone två olika processer:

• snabb membranbunden händelse, vilket leder till aktivering av PKC och MAP K, induktion av NF-KB och proto-onkogener,
• långsammare intracellulär upplösning av kristallerna, vilket leder till en ökning av den intracellulära halten av Ca2 ⁺ och därefter till aktiveringen av ett antal kalciumberoende förfaranden som stimulerar mitogenes.

[1], [2], [3]

Induktionen av MMP-kalciuminnehållande kristaller

Mediatorer av vävnadsskada med kalciumhaltiga kristaller är MMP-kollagenas-1, stromelysin, 92 kD gelatinas och kollagenas-3.

Med hänsyn till förhållandet mellan innehållet i OFK-kristaller och förstörelsen av gemensamma vävnader har en hypotes blivit avancerad, enligt vilken kristaller av RPA och eventuellt vissa collagener fagocytoseras av synovialceller. Stimulerade synovvits prolifererar och utsöndrar proteaser. Denna hypotesen testades in vitro genom tillsats av naturliga eller syntetiska kristaller av RPA, PFCD och andra till kulturen av synovitiseringar hos humana eller hundar. Aktivitetsnivån för neutrala proteaser och kollagenaser ökade dosberoende och var cirka 5-8 gånger högre än i kontrollkulturen hos celler som odlades utan kristaller.

I celler som odlades i ett kristallhaltigt medium detekterades co-induktion av mRNA av kollagenas-1, stromelysin och gelatinas-92 kD med efterföljande utsöndring av enzymer i mediet.

OFC-kristaller orsakade också ackumuleringen av kollagenas-1-mRNA och kollagenas-2 i mogna svinkondrocyter med efterföljande utsöndring av enzymer i mediet.

GM McCarty och medförfattare (1998) studerade rollen av intracellulär upplösning av kristaller i den kristalliserade produktionen av MMP. Ökande lysosomalt pH med bafilomitsina En deprimerad intracellulär upplösning av kristallerna och försvaga det proliferativa svaret hos humana fibroblaster att CPCH kristaller, men hämmar inte syntesen och utsöndringen av MMP.

Varken kristaller av basalt kalciumfosfat eller PFCD inducerade inte produktion av IL-1 in vitro, i motsats till natriumuratkristaller.

Nuvarande data indikerar tydligt direkt stimulering av MMP-produktion med fibroblaster och kondrocyter vid kontakt med kalciumhaltiga kristaller.

Symtom på artros berättar för den betydande rollen som MMP i sjukdomsprogressionen. Närvaron av kalciumhaltiga kristaller ökar degenerationen av vävnaderna hos de drabbade lederna.

Stimulering av prostaglandinsyntes

I tillägg till stimulering av celltillväxt, sekretion av enzymer kalcium innehållande kristaller orsaka frisättning av prostaglandin från kulturer av däggdjursceller, speciellt PGE ₂. Frisättningen av PGE- ₂ sker i alla fall inom den första timmen efter exponering av cellerna till kristallerna. R. Rothenberg (l 987) har fastställt att den huvudsakliga källan av arakidonsyra för syntesen av PGE ₂ är fosfatidylkolin och fosfatidyletanolamin, och bekräftade också att fosfolipas ₂ och FOT - dominanta vägen produktion av PGE ₂.

Som svar på effekten av kristaller av CPC kan PGE1 också frisläppas. GM McCarty et al (1993,1994) studerade effekten av PGE ₂, PGE, och dess analog misoprostol på det mitogena svaret av humana fibroblaster till kristaller CPCH. Alla tre agenter inhiberade det mitogena svaret på ett dosberoende sätt, med PGE och misoprostal som visar mer uttalad hämmande aktivitet. PGE och misoprostol, men inte PGE2 _, inhiberade ackumuleringen av kollagenas-mRNA som svar på effekten av OFC-kristaller.

MG McCarty och N. Cheung (1994) undersökte mekanismen för RPC-medierad aktivering av PGE-celler. Författarna visade att PGE - en potent inducerare av intracellulär cAMP än PGE ₂ och PGE inhiberar OFC-inducerad mitogenes och MMP-produktion genom cAMP-beroende signaleringsväg. Det är möjligt att en ökning av PGE-produktion inducerad av OFK-kristaller försvagar deras andra biologiska effekter (mitogenes och MMP-produktion) genom återkopplingsmekanismen.

Inflammation inducerad av kristaller

Kalcium-kristaller finns ofta i ledvätskan hos patienter med artros, men med episoder av akut inflammation leukocytos sällsynt som i osteoartros och artropatier vid kristallassotsiirovannyh (t ex syndrom "axelled Milwaukee"). Kristallens flogistiska potential kan modifieras av ett antal inhiberande faktorer. R. Terkeltaub m.fl. (1988) demonstrerade förmågan hos serum och blodplasma inhiberar signifikant neutrofilsvaret granulotsitovov kristalliserad basiskt kalciumfosfat. De faktorer som orsakar sådan inhibering är kristallbindande proteiner. Prövning av något av dessa proteiner - en ₂ -HS glykoprotein (AHSr) - visade att ANSG är den mest potenta och specifika hämmare av neutrofila granulocyter i svars kristaller CPCH. AHSr - vassleprotein av hepatiskt ursprung är det känt att i jämförelse med andra serumproteiner det i relativt höga koncentrationer i ben och mineraliserad vävnad. Vidare AHSr närvarande i "ickeinflammerade" synovialvätska, och detekteras på den primära kristaller av kalciumfosfat i nativt synovialvätska. Sålunda, inte uteslutet för att modulera sannolikheten AHSr flogogennogo potentiell kärna av kalciumfosfatkristaller under förhållanden in vivo.

Sammanfattningsvis presenterar vi två system patogenesen av osteoartrit föreslagna WB van den Berg et al (1999) och M. Sarrabba et al (1996), som kombinerar mekaniska, genetiska och biokemiska faktorer.