Repararea cartilajului articular și a factorilor de creștere în patogeneza osteoartritei

Odată cu avansarea biotehnologiei, în special tehnologia de clonare, reaprovizioneaza recent intensiv lista de factori de creștere, care, fiind factori anabolici sunt importante, dar rolul nu foarte clar în patogeneza osteoartritei.

Primul grup de factori de creștere, care vor fi discutate mai jos, sunt IGF. Acestea sunt în cantități mari găsite în ser, au un număr de proprietăți comune cu insulina. IGF-2 este mai caracteristic pentru stadiul embrionar de dezvoltare, în timp ce IGF-1 este reprezentantul dominant al grupului la un adult. Ambii reprezentanți ai acestui grup acționează prin legarea la receptorii IGF de tip I. Dacă IGF - 2, funcția este necunoscută, valoarea IGF-1 a fost determinată - este sinteza de proteoglican stimulirvovat capabile prin condrocite și inhibă în mod semnificativ procesele catabolice cartilajului articular. IGF-1 este principalul stimul anabolic pentru sinteza proteoglicanilor prin condrocite, prezente în ser și lichid sinovial. IGF-1 este un factor important în cultivarea condrocitelor în modelele experimentale ale modelelor in vitro de holereemie . Se sugerează că IGF-1 intră în lichidul sinovial din plasma sanguină. În plus, condrocitele normale produc ambii factori - expresia IGF-1 și IGF-2 se găsește în membrana sinovială și în cartilajul pacienților cu osteoartrită. În cartilajul normal, IGF-1 nu are proprietăți mitogene, dar poate stimula proliferarea celulelor în matricea deteriorată, ceea ce indică participarea la procesele reparative.

Substanțe biologic active care stimulează repararea și slăbesc degradarea cartilajului articular

• insulină
• Gamma-interferon
• Hormon de creștere, androgeni
• Somatomedinele (IPF-1 și -2)
• TGF-beta (factor de creștere tisular)
• Factorul de creștere derivat din trombocite
• Principalul factor de creștere al fibroblastelor
• EFR
• Antagonist al receptorului Il-1
• Proteinele care leagă TNF-a
• Inhibitori de țesut al metaloproteazelor
• ₂ -makrogloʙulin
• ai-antitripsina
• Puricilor, makroglobulin
• WG-antichimotripsinei

Acțiunile IGF-1 și IGF-2 sunt controlate de diferite proteine care leagă IGF (IGF-SB), care sunt de asemenea produse de condrocite. IGF-Sa poate funcționa ca un purtător, și posedă, de asemenea, activitatea de blocare a IGF izolat din cartilajul articular al pacienților sosteoartrozom celule produc o cantitate în exces de IGF-Sa, indicând faptul că blocarea acestor efecte ale IGF. J. Martel-Pelletier et al (1998) a arătat că, deși IGF-1 sinteza cartilajului in osteoartrita crește ușor condrocite răspund la IGF-1 de stimulare. Sa constatat că acest fenomen este asociat (cel puțin parțial) cu o creștere a nivelului de IGF-SB. IGF-SB are o mare afinitate pentru IGF și este un biomodulator important al activității sale. Până în prezent, s-au studiat șapte tipuri de IGF-SB, întreruperea reglementării IGF-SB-3 și IGF-SB-4 joacă un rol important în osteoartrita.

O altă categorie de factori de creștere care prezintă efecte diferite asupra condrocitelor include factorul de creștere derivat din plachete (PDGF), FGF și TGF-beta. Acești factori sunt produși nu numai de condrocite, ci și de sinovită activată. FGF are proprietăți anabolice și catabolice în funcție de concentrația și starea cartilajului articular. PDGF participă la menținerea homeostaziei VKM a cartilajului articular, fără proprietăți mitogene evidente. Pentru acest factor de creștere, este cunoscută capacitatea de a intensifica sinteza proteoglicanilor și de a reduce degradarea lor.

TGF-beta prezintă un interes deosebit în ceea ce privește studierea rolului său în patogeneza osteoartritei. El este membru al unei superfamilii TGF mari, are proprietăți comune funcționale și de semnalizare cu factori de creștere nou descoperiți ai BMP (proteine morfogenetice osoase).

TGF-beta - un factor pleiotrope: pe de o parte, are proprietăți imunosupresoare, pe de altă parte - este un factor chemotactic și stimulator puternic al proliferării fibroblastelor. Proprietățile unice ale TGF-beta sunt capacitatea de a inhiba eliberarea de enzime din diferite celule și de a crește semnificativ producția de inhibitori de enzime (de exemplu, TIMP). TGF-beta este considerat un regulator important al leziunilor tisulare datorate inflamației. Deci, în țesutul cartilajului articular, TGF-beta stimulează în mod semnificativ producerea matricei de către condrocite, în special după pre-expunerea cu acest factor. Cartilajul normal este insensibil la TGF-beta. La pacienții cu OA, TGF-P stimulează producerea de agregan și mici proteoglicani în cartilajul articular.

TGF-beta este produs de mai multe celule, în special de condrocite. Este eliberat într-o formă latentă asociată cu o proteină specială numită "proteina asociată cu latența" (BAL). Disocierea cu această proteină este efectuată de proteaze, care sunt produse în cantități mari în țesuturile inflamate. În afară de TGF-beta, care este produsă de celulele activate, forma latentă a acestui factor este un element important al reactivității TGF-beta în țesut după leziuni locale. TGF-beta într-o cantitate semnificativă este conținut în fluidul sinovial, membrana sinovială și cartilajul articulației afectate de osteoartrita. În zonele de țesut deteriorat, unde sunt infiltrate inflamatorii, este detectată coexprimarea TNF și IL-1, în timp ce în zonele cu fenomene de fibroză este detectată numai expresia TGF-beta.

Incubarea culturii de condrocite obținută de la pacienții cu osteoartrită cu TGF-beta determină o creștere semnificativă a sintezei proteoglicanilor de către aceste celule. Stimularea TGF-beta a condrocitelor normale determină o creștere a sintezei proteoglicanilor numai după multe zile de incubare. Poate de data aceasta, este necesar să se schimbe fenotipul celulelor sub influența TGF-beta (de exemplu, pentru a schimba așa-numita compartimentarea proteoglicanilor: proteoglicani nou formate sunt situate chiar în jurul valorii de condrocite).

Se știe că activarea sintezei factorilor de creștere, în special TGF-beta, este o legătură importantă în patogeneza fibrozei rinichilor și a ficatului, formarea cicatricilor în timpul vindecării rănilor. O creștere a încărcăturii asupra condrocitelor in vitro conduce la hiperproducția TGF-beta, în timp ce scăderea sintezei proteoglicanilor după imobilizarea la nivelul membrelor poate fi egalizată de către TGF-beta. TGF-beta induce formarea osteofiturilor în zona marginală a articulațiilor ca mecanism de adaptare la schimbările în sarcină. IL-1, determinând un proces inflamator moderat în sinovie ca răspuns la leziunea articulară, promovează formarea de condrocite cu un fenotip modificat, care produce o cantitate excesivă.

Repetată injectarea locală a TGF-beta recombinant în concentrații mari au condus la dezvoltarea osteoartritei in linie soareci C57B1 - formarea de osteofite, ceea ce este caracteristic osteoartritei umane și pierderea semnificativă a proteoglicanilor în zona „frontieră ondulată“.

Pentru a înțelege excesul de TGF-beta este cunoscut pentru a schimba cartilaj, trebuie remarcat faptul că expunerea TGF-P induce un fenotip caracteristic al proteoglicanilor sintetizate schimbării condrocite subclasă și încălcarea integrarea normală a componentelor ECM. Și IGF-1 și TGF-beta stimulează sinteza proteoglicanilor prin condrocitelor cultivate în alginat, dar acesta din urmă induce, de asemenea, așa-numitele proteoglicanii compartimentarea. Mai mult, sa constatat că TGF-beta imbunatateste colagenaza-3 (MMP-13) în condrocite activat care se abate de la conceptul general al TGF-beta ca un factor care reduce invers eliberarea de proteaze distructive. Deși nu este cunoscut a fi implicate în cazul în care TGF-beta indusă sinteza de MMP-13 în patogeneza OA. TGF-beta este stimulează nu numai sinteza proteoglicanului, dar, de asemenea, contribuie la depunerea lor în ligamentele și tendoanele, crescând rigiditatea și reducând gama de mișcare în articulații.

CIP sunt membri ai superfamiliei TGF-beta. Unele dintre ele (CML-2, CML-7 și CMS-9) au proprietatea de a stimula sinteza proteoglicanilor de către condrocite. CMP-urile își efectuează efectele prin legarea la receptorii specifici de pe suprafața celulei; căile de semnalizare ale TGF-beta și CMS sunt oarecum diferite. Ca și TGF-beta, semnalul de la CMP este transmis prin complexul receptorilor serin / treonin kinază tip I și II. În acest complex, receptorul de tip II istrans-fosforilat și activează receptorul de tip I, care transmite semnalul către moleculele de semnal numite Smad. După primirea semnalului Smad, acestea sunt fosforilate rapid. Se știe acum că Smad-1, -5 și -8 sunt fosforilați în calea semnalului CMP și Smd-2 și Smad-3 în calea de semnalizare TGF-beta. Apoi, Smad este asociat cu Smad-4, care este comun pentru căile de semnalizare ale tuturor reprezentanților superfamiliei TGF-beta. Acest fapt explică prezența funcțiilor încrucișate în membrii superfamiliei TGF-beta, precum și fenomenul inhibării reciproce a căilor de semnalizare TGF-beta și CMS prin concurență pentru componentele comune. Nu cu mult timp în urmă, a fost identificată o altă clasă de proteine Smad, care este reprezentată de Smad-6 și -7. Aceste molecule acționează ca regulatori ai căilor de semnalizare ale TGF-beta și LMC.

În ciuda faptului că efectul de stimulare a Comisiei pentru o lungă perioadă de timp, sinteza de proteoglicani, sunt cunoscute pentru rolul lor în reglarea funcției cartilajului articular rămâne controversată din cauza bine-cunoscut capacitatea de a induce dedifferentiation celulelor ILC stimulează formarea calcifiere și oase. M. Enomoto-Iwamoto și colaboratorii (1998) au arătat că este necesară interacțiunea cu receptorul ILC tip ILC II pentru menținerea fenotipului diferențiat al condrocitelor și controlul proliferării și hipertrofiei lor. Conform LZ Sailor et al (1996), ILC-2 susține fenotipul condrocite în cultură timp de 4 săptămâni, fără a provoca hipertrofie. KMP-7 (identic cu proteina osteogenică-1) sprijină lung fenotip matur condrocitelor cartilajului cultivate în alginat.

Introducerea KMP-2 și -9 în articulațiile genunchiului de șoareci a crescut sinteza proteoglicanilor cu 300% și mult mai mult decât TGF-beta. Cu toate acestea, efectul stimulativ sa dovedit a fi temporar, iar după câteva zile nivelul de sinteză a revenit la cel original. TGF-beta a determinat o stimulare mai lungă a sintezei proteoglicanului, care se datorează probabil autoinducției TGF-beta și sensibilizării condrocitelor la acest factor.

TGF-beta este responsabil pentru formarea hondrofitov care pot fi considerate ca efecte nedorite ale acțiunii sale, KMP-2 promovează de asemenea hondrofitov formarea, dar în altă porțiune de margine articular (în principal în placa de creștere).

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

Proteine morfogenetice cartilaginoase

Proteinele morfogenetice cartilaginoase (XMP-1 și -2) sunt încă un alt reprezentant al superfamiliei TGF-beta, necesară pentru formarea țesutului cartilaginos în timpul dezvoltării membrelor. Mutația genei HMP-1 provoacă chondrodisplazia. Poate, KMP are un profil mai selectiv, orientat spre cartilaj. În ciuda faptului că TGF-beta și LMC sunt capabile să stimuleze condrocitele, ele pot acționa pe multe alte celule, astfel încât utilizarea lor pentru repararea cartilajului poate fi însoțită de efecte secundare. Ambele tipuri de CMP se găsesc în cartilajul articulațiilor sănătoase afectate de osteoartroză, ele contribuie la repararea ECM a cartilajului articular după degradarea enzimatică, susținând un fenotip normal.

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

Sinergismul factorilor de creștere

Un factor de creștere este capabil să inducă în sine, precum și alți factori de creștere, această interacțiune este bine reglată. De exemplu, FGF împreună cu alți factori de creștere asigură o reparație mai eficientă a cartilajului articular după un defect traumatic. IGF-1 împreună cu TGF-beta induc în mod semnificativ un fenotip normal de condrocite când sunt cultivate in vitro. Sa demonstrat că TGF-beta interferează cu producerea de IGF-1 și IGF-SB și, de asemenea, defosforilează receptorul IGF-1, stimulează legarea IGF-1. În cartilajul intact al șoarecilor, s-a observat un sinergism al IGF-1 cu mulți factori de creștere. Cu toate acestea, reacția ușoară a condrocitelor în IGF-1 nu poate fi modificată utilizând în combinație cu alți factori de creștere.

Interacțiunea citokinelor anabolice și distructive

Factorii de creștere demonstrează o interacțiune complexă cu IL-1. De exemplu, pre-expunerea chondrocitelor în FRF crește eliberarea de proteaze după expunerea la IL-1; probabil, acest lucru se datorează unei creșteri a expresiei receptorilor IL-1. PDGF stimulează, de asemenea, eliberarea dependentă de IL-1 a proteazelor, dar reduce inhibarea mediată de IL-1 a sintezei proteoglicanului. Acest lucru poate însemna că anumiți factori de creștere pot stimula simultan procesul de reparare a cartilajului și pot contribui la distrugerea acestuia. Alți factori de creștere , cum ar fi IGF-1 și TGF-P, stimulează sinteza matricei articulare și inhibă IL-1 mediate de degradare a cartilajului articular, adică activitatea lor este asociată numai cu repararea țesuturilor. O astfel de interacțiune nu depinde de pre-expunerea la condrocitele IL-1. Interesant, cinetica IL-1 și TGF-beta pot fi diferite efecte: capacitatea de TGF-beta de a inhiba degradarea cartilajului articular este redusă la acțiunea lentă a ARNm TIMP. Pe de altă parte, există o creștere a nivelului de hNOC și a N0 în absența TGF-beta. Având în vedere efectul supresiv dependent de NO de IL-1 asupra sintezei de proteoglican prin condrocite, putem explica de ce observăm o rezistență mult mai puternică la TGF-beta de inhibare a IL-1 dependentă de proteglikanov sinteză în comparație cu distrugerea proteoglicanilor in vivo.

Intr-un studiu pe șoareci, care au fost injectate intraarticular IL-1 și factori de creștere a demonstrat că TGF-beta antagonizeaza semnificativ IL-1 inhibiție mediată sintezei proteoglicanului a cartilajului articular, în timp ce ILC-2 nu este capabil de o astfel contracarării: stimulatorie întregul său potențial a inhibat IL-1 chiar și în condițiile unei concentrații ridicate de CMP-2. Este de remarcat că, în absența IL-1 KMP-2 a stimulat semnificativ sinteza proteoglicanului intensă decât TGF-beta).

De asemenea, influența asupra sintezei proteoglicanilor, TGF-beta, de asemenea, afectează în mod semnificativ scăderea IL-1 indusă în conținutul proteoglicanilor din cartilaj. Poate, în funcție de concentrația relativă a IL-1 și TGF-beta, conținutul de proteoglicani scade sau crește. Interesant, rezistența descrisă mai sus la IL-1 și TGF-beta au fost observate în grosimea cartilajului, dar astfel de efecte în apropierea marginilor hondrofitov suprafețelor articulare. Educația hondrofitov indusă de TGF (3, care afectează celulele condrogenice în periostul, cauzând dezvoltarea condroblaști și depunerea de proteoglicani. Aparent, etihondroblasty nu sunt sensibile la IL-1.

HL Glansbeek și colab (1998) a studiat capacitatea TGF-beta-2 și ILC contracara inhibarea sintezei proteoglicanilor în articulațiile de la șoareci artritice zimozanindutsirovannym (adică modelul „pură“ a inflamației IL-1 indusă). Administrarea intra-articulare de TGF-beta contracarate semnificativ inhibarea sintezei de proteoglican indusă de inflamație, în timp ce ILC-2 a fost contracaram aproape incapabili acest proces-IL 1-dependent. Injectarea repetată a TGF-P în genunchi animalelor de test semnificativ stimulată sinteza proteoglican prin condrocite, a contribuit la conservarea proteoglicani cartilaj existente inflamație atrofică, dar nu inhibă procesul inflamator.

Când studierea funcției condrocite proteoglikansinteziruyuschey folosind modele experimentale de osteoartrita la animale au observat întotdeauna nivelurile crescute și stimularea sintezei proteoglicanilor în stadiile timpurii ale OAB Spre deosebire de modelele inflamatorii în care se observă o inhibare semnificativă a sintezei (IL-1 -zavisimyyprotsess). Activitatea crescută a factorilor anabolici, incluzând factori de creștere, se observă în osteoartrita, elimină acțiunea citokinelor supresori , cum ar fi IL-1. Printre factorii de creștere, cel mai important este TGF-beta; CIC-2 este puțin probabil să joace un rol semnificativ în acest proces. Deși IGF-1 este capabil de a stimula sinteza proteoglicanului in vitro, în condiții in vivo este o proprietate nu au fost observate cu aplicarea locală de IGF-1. Poate că acest lucru se datorează faptului că nivelul endogen al acestui factor de creștere este optim. In etapele ulterioare ale simptomelor osteoartritei apar inhibarea sintezei proteoglicanului, probabil datorită efectului dominant al IL-1 și eșecul factorilor de creștere a contracara aceasta din cauza activității mai mici.

Analiza expresiei factorilor de creștere la șoareci linie STR / ORT cu osteoartrita spontane a aratat niveluri de ARNm de creștere TGF-P și IL-1 în cartilaj răniți. Trebuie menționat faptul că activarea TGF-beta din forma latentă este un element important al reparării țesuturilor. Înțelegerea rolului TGF-beta complică rezultatele studiului expresiei receptorilor de tip TGF-beta de tip II la iepurii liniei ACL. Imediat după inducerea osteoartritei, un nivel redus al acestor receptori a fost detectat, ceea ce indică o funcție de semnal insuficientă a TGF-beta. Interesant, sunt detectate semne cu deficit de receptor de TGF-beta 11 tip șoarecilor spontannogoosteoartroza, care indică, de asemenea, rolul important al funcției de TGF-beta de semnalizare în deteriorarea repararea cartilajului si dezvoltarea osteoartritei.

Absolut conținutul factorilor de creștere în articulațiile pacienților cu artrita reumatoidă sau osteoartrita pot indica posibile rolul lor în patogeneza acestor boli. Cu toate acestea, în ciuda faptului că articulațiilor în osteoartrita si artrita reumatoida au o concentratie mare de factori de creștere, natura degradării și reparații în ambele boli sunt complet diferite. Pot exista alta ca încă factori neidentificați joacă un rol major în patogeneza acestor boli sau alte aspecte ale fenomenelor studiate se determină pentru degradarea și repararea țesuturilor articulațiilor (de exemplu, exprimarea anumitor receptori de pe condrocite de suprafață, receptori solubili, proteine cu legare sau dezechilibru factori anabolizanți și distructivi).