Ролята на кристалното отлагане в патогенезата на остеоартрита

В 30-60% от пациентите с остеоартрит показват основни калциев фосфат кристали (СРСН) в съвместно течност. Според А. Swan et Al (1994), съдържащи калций кристали са в синовиалната течност от много по-голям брой пациенти с остеоартрит, обаче, поради прекалено малък размер на кристалите или малък размер, те не могат да бъдат идентифицирани чрез конвенционални техники. Наличието на основни калциев фосфат кристали в синовиалната течност корелира с радиологичните признаци на ставния хрущял дегенерация, и е свързан с голям обем на ексудат в сравнение с излив в коленните стави без кристали. Изследване на факторите, влияещи на рентгенографска прогресия гонартроза показа, че отлагане на кристали от калциев пирофосфат дихидрат (PFKD) е предиктор на неблагоприятни клинични и радиологични резултат. В проучването на пациенти в напреднала възраст установено, че е свързана с остеоартрит хондрокалциноза, особено в страничната tibiofemoralnom отдел на колянната става и първите три от metacarpophalangeal ставите. Често при пациенти с остеоартрит се откриват и двата вида кристали - OFC и PFCD.

Клинично, дегенерацията на ставния хрущял, причинена от отлагането на кристали, съдържащи калций, се различава от тази при първичния остеоартрит. Ако кристалите бяха прост епифеном на дегенерация на хрущяла, те щяха да бъдат намерени в ставите, които най-често са засегнати от първичен остеоартрит, т.е. В коляното, бедрото, малките стави на ръцете. Напротив, болестите при отлагането на кристали често оказват нетипично влияние върху първичните остеоартрозни стави - рамо, китката, улнар. Наличието на кристали в течността на ставата (ексудат) е свързано с по-тежка дегенерация на ставния хрущял. Въпросът за каква е причината и какво е следствие е отлагането на кристали или дегенерирането на хрущяла. Междинната позиция се приема от следното предположение: първичната аномалия на метаболизма на хрущяла води до неговата дегенерация, а вторичното отлагане на кристали ускорява разграждането му (така наречената теория на амплификационната линия).

Точният механизъм на увреждане на ставния хрущял с кристали, съдържащи калций, не е известен, неговите отделни елементи са дадени по-долу. Теоретично, калций-съдържащите кристали могат директно да повредят хондроцитите. Въпреки това, при хистологично изследване, кристалите рядко се локализират в близост до хондроцитите, те дори по-рядко се абсорбират от тях. Най-вероятно е фагоцитозни кристали синовиални клетки накладки с последващо изолиране на протеолитични ензими или цитокини секреция, стимулира секрецията на ензими от хондроцити. Тази концепция се потвърждава от изследването на ролята на синовита, индуцирана от PFCD при развитието на бързо развиващ се остеоартрит при пирофосфатна артропатия. В хода на това проучване при зайци с остеоартрит индуцирана частичен страничен менисцектомия в правилната колянната става се инжектира калциев пирофосфат дихидрат кристал (1 или 10 мг), един път на седмица. Оказа се, че след 8 инжекции в дясната колянна става има значително по-сериозни промени в сравнение с лявата. Интензитетът на синовиалното възпаление е корелиран с интраартикуларното инжектиране на кристалите калциев пирофосфат дихидрат и тяхната доза. Въпреки факта, че се използва в това проучване, дози от кристали PFKD превишават тези ин виво, резултатите показват ролята на PFKD-индуцирано възпаление в развитието на остеоартрит в артропатия на пирофосфат.

Потенциалните механизми на съдържащи калций кристали, предизвикващи увреждане на ставния хрущял, са свързани с техните митогенни свойства, способността да индуцират ММР и стимулират синтеза на простагландини.

Митогенен ефект на калций-съдържащи кристали. Когато kristallas-sotsiirovannyh артропатии често проявяват пролиферацията на синовиални клетки накладки, и самите кристали само частично отговорен за този процес. Увеличаването на броя на синовиални клетки придружени от повишена секреция на цитокини, които стимулират chondrolysis и причиняват секрецията на протеолитични ензими. OFC кристали в концентрации открити в патологията на ставите при хора в зависимост от дозата, стимулирани митогенеза култури почивка кожни фибробласти, синовиални фибробласти кучета и мишки. Кристали на калциев пирофосфат дихидрат, урати, сулфат, карбонат и калциев фосфат дали стимулират клетъчния растеж. Като се започне и да се позволи пик ( ³ Н) -тимидин, индуцирана от тези кристали се компенсират от 3 часа спрямо серум стимулиране на кръвни клетки. Може би този период от време е необходим за фагоцитозата и разтварянето на кристалите. Добавянето на контролните кристали с еднакъв размер (например, диамантен прах, частици или латекс) не е стимулирана митогенеза. Кристалите на натриев урат монохидрат има слаби митогенни свойства и значително по-малък от тези на калций урат, което показва важността на митогенеза на калций съдържание в кристалите. Синтетични кристали СРСН притежават митогенни същите свойства като кристалите, получени от пациент с хондрокалциноза. Калциеви кристали митогенен ефект не се дължи на увеличаване на съдържанието на калций в средата, заобикаляща клетка ин витро, като основната чрез разтваряне калциев фосфат кристали в средата не стимулира включването на ( ³ Н) -тимидин фибробласти.

Едно от предложените механизми FCS-индуцирани Мито генезис е следното: анормална пролиферация на синовиалните клетки могат да бъдат свързани (поне частично) с ендоцитоза и вътреклетъчен разтваряне на кристалите, което води до увеличаване на концентрацията на Са ²⁺ в цитоплазмата на клетките и активирането на калций начин водещо до митогенеза. В подкрепа на тази концепция служи необходимостта от пряк контакт на клетката - кристала да се стимулира митогенетичен като клетъчна култура експозиция на кристали, причинени клетъчен растеж и експозицията на клетките, лишено от възможност за такъв контакт, не предизвиква растежа им. За да се изследва фагоцитоза трябва кристали след взаимодействието на клетка - кристални клетки, култивирани с ⁴⁵ Са-FCS и ( ³ Н) -тимидин. Оказа се, че съдържащи ⁴⁵ Са СРСН клетки включват много по-голям брой ( ³ Н) тимидин от клетките, белязани без първична калциев фосфат. Потискането на макрофаги ендоцитоза кристали култура цитохалазин причинява инхибиране на разтваряне на кристали, което подчертава необходимостта фагоцитоза.

Кристалите, съдържащи калций, са разтворими в киселина. След фагоцитозни кристали се разтварят в кисела среда фаголизозомата макрофаги. Chloroquine, амониев хлорид, bafilomitsin lizosomotrofnye А1 и всички средства, които повишават рН лизозомна зависимост от дозата инхибиране на вътрешноклетъчното поемане и разтварянето на кристалите ( ³ Н) -тимидин фибро-бласти култивирани с първични кристали от калциев фосфат.

Добавянето на OFC кристали към монослойна фибробластна култура предизвиква незабавно десет пъти увеличение на съдържанието на вътреклетъчно калций, което се връща в изходното ниво след 8 минути. Източникът на калций е предимно извънклетъчен йон, тъй като кристалите на основния калциев фосфат се добавят към хранителната среда без калций. Следващото увеличение на концентрацията на вътреклетъчен калций се наблюдава след 60 минути и продължава поне 3 часа. Тук източникът на калций е фагоцитизирани кристали, разтворени във фаголизозоми.

Установено е, че митогенният ефект на RPC кристалите е подобен на този на PDGF като растежен фактор; подобно на последните, кристалите OFC показват синергия по отношение на IGF-1 и кръвна плазма. Блокадата на IGF-1 намалява митогенезата на клетките в отговор на OF. PG Mitchell et Al (1989) показват, че кристалите FCS-индукцията на митогенеза фибробласти Balb / c- ₃ T ₃ изисква серин / треонин протеин киназа С (РКС) - един от главните медиатори на сигнали, генерирани при външна стимулация клетки хормони, невротрансмитери и фактори растеж. Намаляване на РКС-активност в клетки на Balb / c- ₃ T ₃ инхибира FCS-медиираната индукция на протоонкогените С-FOS и с-тус, но няма ефект върху стимулирането на тези онкогени, медиирани от PDGF.

Повишена вътреклетъчно съдържание на калций след фа-гоцитната разтваряне кристал - не единственият път за митогенеза на сигнала. Когато растежните фактори като PDGF се свързва с мембранен рецептор стимулира фосфолипазата С (фосфо-diesteraza), който gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-бифосфат да образуват вътреклетъчни пратеници - инозитол-3-фосфат idiatsilglitserola. Калцият първите пресата от ендоплазмения ретикулум чрез модулиране на активността на калций-зависимо и калций / калмодулин-зависими ензими, такива като протеин киназите и протеази.

R. Ротенберг и H. Cheung (1988) съобщават за повишена деградация на фосфолипаза С фосфатидилинозитол 4,5-бифосфат зайци в синовиални клетки в отговор на стимулиране с FCS-кристали. Последно значително увеличаване на съдържанието на инозитол-1-фосфат в клетките с белязан ( ³ Н) -инозитол; пикът се достига за 1 минута и продължава около 1 час.

Диацил-глицеролът е потенциален активатор на калциев пирофосфат дихидрат. Тъй като CRC кристалите повишават активността на фосфолипаза С, което води до натрупване на диацилглицерол, може да се очаква увеличаване на активирането на РКС. PG Mitchell et Al (1989) сравнява ефектите на FCS-кристали и PDGF върху фибробласти ДНК синтеза на Balb / c- ₃ T ₃. В клетъчна култура PKC се инактивира чрез инкубиране на клетките с фибробослов диестер, фиксиращ тумора (TFA), аналог на диацилглицерол. Продължителната стимулация с ниски дози от TFA намалява активността на PKC, докато еднократно стимулиране с висока доза се активира. Стимулирането на синтезата на ДНК чрез RPC кристали се потиска след инактивиране на РКС, което показва значението на този ензим в OFC-индуцираната митогенеза. По-рано GM McCarthy и съавторите (1987) демонстрират свързването на митогенния отговор на човешките фибробласти към кристалите OFC с активиране на PKC. Кристалите OFC обаче не активират фосфатидилинозитол-3-киназа или тирозин кинази, потвърждавайки факта, че механизмът на клетъчно активиране от OPC кристали е селективен.

Клетъчната пролиферация се контролира от група гени, наречени прото-онкогени. Протеини, получени от прото-онкогени c-fos и c-shus, са локализирани в клетъчното ядро и са свързани със специфични ДНК последователности. Стимулирането на ZT3-фибробласти чрез OCP кристали води до експресията на c-fos в продължение на няколко минути, което достига максимум след 30 минути след стимулирането. Индуцирането на транскрипцията с OFC кристали от мишка или PDGF се осъществява в рамките на 1 час и достига максимум след 3 часа след стимулирането. Най-малко 5 h клетки поддържат повишено ниво на транскрипция на c-fos и c-myc. В клетките с инактивиран PKC, стимулирането на c-fos и c-muss кристали на RPA или TPD е значително инхибирано, докато индуцирането на тези PDGF гени не се променя.

Представители на митоген-активираното семейство протеин киназа (MAP К) са ключови регулатори на различни интрацелуларни сигнални каскади. Една от подкласовете от тази фамилия, р42 / р44, регулира пролиферацията на клетките чрез механизъм, включващ активирането на proto-онкогени c-fos и c-jun. OFK- и PFKD кристали активирани протеин киназа сигнален път, който включва двете р42 и р44, което показва, че ролята на този път в митогенеза индуцирана калций-съдържащи кристали.

И накрая, при OFC-индуцираната митогенеза е включен транскрипционният ядрен фактор KB (NF-kB), който за първи път е описан като лек верижен имуноглобулин към (IgK) ген. Това е индуциран транскрипционен фактор, важен за много пътища на сигнализиране, тъй като регулира експресията на различни гени. Индуцирането на NF-kB обикновено се свързва с освобождаването на инхибиторни протеини от цитоплазмата, наречено 1kB. След индуцирането на NF-kB, настъпва транслокацията на активния транскрипционен фактор към ядрото. OFC кристали индуцират NF-кВ в Balb / c- ₃ T ₃ фибробласти и човешки кожни фибробласти.

Няколко пътища могат да бъдат включени в предаването на сигнала след активирането на NF-kB, но всички те включват протеинови кинази, които фосфорилират (и по този начин разграждат) 1 kB. На базата на резултатите от in vitro изследвания, по- рано се предполага, че 1 kB служи като субстрат за кинази (например РКС и протеин киназа А). Все пак наскоро беше идентифициран 1 kB киназен комплекс с голямо молекулно тегло. Тези кинази специфично фосфорилират серинови остатъци от 1 kB. Активирането на NF-kV TNF-a и IL-1 изисква ефективното действие на NF-KB-индуцираща киназа (NIC) и 1KB киназа. Молекулярният механизъм на активиране на NIC не е известен понастоящем. Въпреки факта, че кристалите OFC активират както PKC, така и NF-kV, не е известно до каква степен тези два процеса могат да бъдат свързани. Тъй като модификацията на GKB киназата се извършва чрез фосфорилиране, не се изключва ролята на PKC за индуциране от NFC-NFC кристали чрез фосфорилиране и активиране на GKB киназата. В подкрепа на тази концепция, инхибирането на PKC чрез staurosporin OFC-кристално-индуцирана митогенеза и експресията на NF-KB може да послужи като подкрепа за тази концепция. По същия начин, ставроспоринът може да инхибира GkV киназата и следователно инхибира протеин киназа А и други протеин кинази.

По този начин механизмът на RPC-кристално-индуцираната митогенеза във фибробласти включва най-малко два различни процеса:

• бързо събитие, свързано с мембраната, което води до активиране на PKC и MAP К, индуциране на NF-KB и прото-онкогени,
• по-бавно вътреклетъчно разтваряне на кристалите, което води до повишаване на вътреклетъчното съдържание на Ca2 ⁺ и след това до активиране на редица калциево зависими процеси, които стимулират митогенезата.

[1], [2], [3]

Индуцирането на MMP-съдържащи калций кристали

Медиатори на тъканно увреждане с калций-съдържащи кристали са ММР-колагеназа-1, стромелизин, 92 kD желатиназа и колагеназа-3.

Предвид хипотеза беше предложено връзка между кристали съдържание СРСН и съвместно разрушаване на тъкани, при което кристали СРСН и вероятно някои колаген фагоцитирани от синовиалните клетки. Стимулираните synovvits пролиферират и отделят протеази. Тази хипотеза се изследва in vitro чрез прибавянето на природни или синтетични кристали на RPA, PFCD и други към културата на човешки или психически психонити. Нивото на активност на неутралните протеази и колагенази се увеличава в зависимост от дозата и е приблизително 5-8 пъти по-високо, отколкото в контролната култура на клетки, култивирани без кристали.

В клетки, култивирани в кристално-съдържаща среда, се открива ко-индуциране на тРНК от колагеназа-1, стромелизин и желатиназа-92 kD с последваща секреция на ензими в средата.

OFC кристали също причинени натрупване на иРНК на колагеназа-1 и колагеназа-2 в зрели хондроцити прасета с последващо отделяне на ензим в средата.

GM McCarty и съавтори (1998) изследват ролята на вътреклетъчното разтваряне на кристалите при кристализираното производство на ММР. Увеличаването лизозомна рН с bafilomitsina А депресия вътреклетъчен разтваряне на кристали и отслаби пролиферативната реакция на човешки фибробласти да СРСН кристали, но не инхибира синтеза и секрецията на ММР.

Нито кристалите на основния калциев фосфат, нито PFCD не индуцират продуцирането на IL-1 in vitro, за разлика от кристалите натриев урат.

Текущите данни ясно показват директно стимулиране на производството на ММФ от фибробласти и хондроцити при контакт с кристали, съдържащи калций.

Симптомите на остеоартрит свидетелстват за значителната роля на ММР за прогресирането на заболяването. Наличието на калций-съдържащи кристали усилва дегенерацията на тъканите на засегнатите стави.

Стимулиране на синтеза на простагландини

В допълнение към стимулиране на клетъчния растеж, секреция на ензими калциев съдържащ кристали причиняват освобождаването на простагландин от културите от клетки на бозайници, по-специално PGE ₂. Освобождаването на PGE- ₂ във всички случаи се осъществява в рамките на първия час след излагане на клетките на кристалите. R. Rothenberg (L 987) е определено, че основният източник на арахидонова киселина за синтез на PGE ₂ са фосфатидилхолин и фосфатидилетаноламин, и също така потвърдиха, че фосфолипаза А ₂ и краката - доминиращ производство път на PGE ₂.

В отговор на ефекта на кристалите на СРС, PGE1 също може да бъде освободен. GM McCarty сътр (1993,1994) изследван ефекта на PGE ₂, PGE, и негов аналог мизопростол на митогенен отговор на човешки фибробласти на кристали СРСН. И трите агенти инхибират митогенния отговор по дозо-зависим начин, като PGE и misoprostal показват по-изразена инхибираща активност. PGE и мизопростол, но не PGE2 _, инхибират натрупването на колагеназа иРНК в отговор на ефекта на OFC кристали.

MG McCarty и N. Cheung (1994) изследват механизма на RPC-медиирано активиране на PGE клетки. Авторите показват, че PGE - мощен индуктор на междуклетъчен сАМР от PGE ₂ и PGE инхибира OFC индуцирана митогенеза и производство ММР от сАМР-зависима сигнален път. Възможно е увеличаването на производството на PGE, индуцирано от кристалите OFK, да отслаби техните други биологични ефекти (митогенеза и продукция на ММР) чрез механизма за обратна връзка.

Възпаление, предизвикано от кристали

Калций кристали често са открити в синовиалната течност на пациенти с остеоартрит, но с епизоди на остро възпаление левкоцитоза редки като в остеоартроза и артропатии при kristallassotsiirovannyh (например, синдром на "раменна става Milwaukee"). Флогичният потенциал на кристалите може да бъде модифициран чрез редица инхибиторни фактори. R. Terkeltaub сътр (1988) демонстрира способността на серума и кръвна плазма значително инхибиране granulotsitovov неутрофилите отговор кристализира основен калциев фосфат. Факторите, които причиняват такова инхибиране, са кристално-свързващите протеини. Изследване на един от тези протеини - на ₂ -HS гликопротеин (AHSr) - показва, че ANSG е най-мощен и специфичен инхибитор на неутрофилни гранулоцити в кристали отговор СРСН. AHSr - суроватъчен протеин от чернодробен произход; Известно е, че в сравнение с други серумни протеини това в относително високи концентрации в костите и минерализирана тъкан. Освен това, настоящото AHSr в "noninflamed" синовиална течност, и се открива на първични кристали от калциев фосфат в нативния синовиална течност. По този начин, не е изключено за модулиране вероятност AHSr flogogennogo потенциал ядро от калциев фосфат кристали в условия ин виво.

За да обобщим, ние представяме две схеми патогенеза на остеоартрит предложените WB ван ден Берг и сътр (1999) и М. Sarrabba сътр (1996), които съчетават механични, генетични и биохимични фактори.