Rolul depunerii cristaline în patogeneza osteoartritei

La 30-60% dintre pacienții cu osteoartrită, sunt detectate cristale de fosfat de calciu bazic (OFC) în fluidul articular. Potrivit lui A. Swan și colab (1994), cristalele care contin calciu sunt in lichidul sinovial de la un număr mult mai mare de pacienti cu osteoartrita, cu toate acestea, din cauza unei dimensiuni excesiv de mică a cristalelor sau cantitate mică, ele nu pot fi identificate prin tehnici convenționale. Prezența cristalelor de bază de fosfat de calciu în lichidul sinovial se corelează cu semne radiologice de degenerare cartilajului articular, și este asociat cu un volum mare de exsudat comparativ cu efuziune la nivelul articulațiilor genunchiului, fără cristale. Studiul factorilor care influențează progresia radiologică a gonartrozei a arătat că depunerea cristalelor de pirofosfat de calciu din dihidrat (PFCD) este un predictor al rezultatelor clinice și radiologice nefavorabile. In studiul efectuat la pacienți vârstnici a constatat ca osteoartrita este asociat cu condrocalcinoză, mai ales în departamentul tibiofemoralnom laterală a articulației genunchiului și primele trei dintre articulațiile metacarpofalangiene. Adesea, la pacienții cu osteoartrită, sunt detectate ambele tipuri de cristale - OFC și PFCD.

Din punct de vedere clinic, degenerarea cartilajului articular, cauzată de depunerea cristalelor care conțin calciu, diferă de cea a osteoartritei primare. Dacă cristalele ar fi un epifenomen simplu al degenerării cartilajelor, acestea ar fi găsite în articulațiile care sunt cel mai adesea afectate de osteoartrita primară, adică în genunchi, șold, articulații mici ale mâinilor. Dimpotrivă, bolile de depunere a cristalelor afectează adesea atipice pentru articulațiile osteoartrozei primare - umăr, încheietura mâinii, ulnar. Prezența cristalelor în fluidul articular (exudat) este asociată cu o degenerare mai severă a cartilajului articular. Întrebarea care este cauza și care este consecința este depunerea cristalelor sau degenerarea cartilajului. Poziția intermediară este următoarea ipoteză: cartilaje primar anomalie metabolice care duce la degenerare, depunerea de cristale și secundar accelerează degradarea sa (așa-numitele bucle de amplificare teorie).

Mecanismul exact de deteriorare a cartilajului articular cu cristale care conțin calciu nu este cunoscut, elementele sale individuale sunt prezentate mai jos. Teoretic, cristalele care conțin calciu pot dăuna direct chondrocitelor. Cu toate acestea, prin examinarea histologică, cristalele sunt rareori localizate în apropierea condrocitelor, fiind chiar și mai puțin absorbite de acestea. Cel mai probabil este cristale fagocitoza celulelor sinoviale căptușire cu izolarea ulterioară a secreției de enzime proteolitice sau citokine, stimulează secreția enzimelor de condrocite. Acest concept este confirmat de studiul rolului sinovitei induse de PFCD în dezvoltarea osteoartritei progresive rapid în artropatia pirofosfat. În acest studiu, iepurii cu osteoartrită, indusă de menisectectomie parțială parțială, au primit pirofosfat de calciu dihidrat (1 sau 10 mg) o dată pe săptămână în articulația dreaptă a genunchiului. Sa constatat că, după 8 injecții în articulația dreaptă a genunchiului, s-au înregistrat modificări semnificativ mai serioase comparativ cu cele din stânga. Intensitatea inflamației sinoviale a fost corelată cu injecția intraarticulară a cristalelor de pirofosfat de calciu dihidrat și doza lor. În ciuda faptului că utilizat în acest studiu, dozele de cristale PFKD le depășesc pe cele in vivo, rezultatele sugerează un rol pentru inflamatie PFKD-induse în progresia osteoartritei la artropatia pirofosfat.

Mecanismele potențiale ale afectării cartilajului articular cu conținut de calciu sunt asociate cu proprietățile mitogene, capacitatea de a induce MMP și de a stimula sinteza prostaglandinelor.

Efectul mitogen al cristalelor care conțin calciu. Când artropatii kristallas-sotsiirovannyh prezintă adesea proliferarea celulelor mucoasei sinoviale, iar cristalele în sine doar parțial responsabil pentru acest proces. Creșterea numărului de celule sinoviale , însoțite de creșterea secreției de citokine care promovează chondrolysis și determină secreția de enzime proteolitice. Cristale OFC în concentrațiile detectate în patologia articulațiilor la om culturi mitogenezei în funcție de doză stimulate de repaus fibroblasti piele, fibroblaste câini și șoareci sinoviale. Cristalele de pirofosfat de calciu dihidrat, urați, sulfat, carbonat și fosfat de calciu dacă stimulează creșterea celulelor. Pornirea și permite vârfului ( ³ H) încorporarea -timidină, a indus aceste cristale sunt compensate de 3 ore , comparativ cu stimularea ser a celulelor sanguine. Poate, această perioadă de timp este necesară pentru fagocitoză și dizolvarea cristalelor. Adăugarea cristalelor de control de aceeași mărime ( de exemplu, particule de praf de diamant sau latex) nu este stimulat mitogeneza. Cristalele de urați de sodiu monohidrat are proprietăți mitogene slabe și mult inferioare celor ale urati de calciu, ceea ce indică importanța mitogenezei conținutului de calciu în cristale. Cristale sintetice CPCH poseda proprietăți mitogene aceleași ca cristalele obținute de la un pacient cu condrocalcinoză. Cristalele de calciu efect mitogenic nu a fost rezultatul creșterii conținutului de calciu în mediul înconjurător a celulei in vitro, ca principal prin dizolvarea cristalelor de fosfat de calciu în mediu nu a stimulat incorporarea ( ³ H) fibroblastele timidina.

Unul dintre mecanismele propuse FCS induse mito geneză este următoarea: proliferarea anormală a celulelor sinoviale poate fi asociată (cel puțin parțial) cu endocitoză și intracelular dizolvarea cristalelor, ceea ce duce la o creștere a concentrației de Ca ²⁺ în citoplasmă celulară și activarea calciu căi conducând la mitogeneză. În sprijinul acestui concept servește nevoia de contactul direct al celulei - cristal pentru a stimula mitogeneza ca expunerea de cultură de celule de cristale cauzate de creștere celulară și expunerea celulei, lipsiți de posibilitatea unei astfel de contact, nu a cauzat creșterea lor. Pentru a studia fagocitoză nevoie de cristale după interacțiunea a unei celule - celule cristaline cultivate cu ⁴⁵ Ca-FCS și ( ³ H) timidină. Sa dovedit că conțin ⁴⁵ de celule CPCH Ca includ un număr mult mai mare ( ³ H) timidină decât celulele marcate fără fosfat de calciu primar. Suprimarea cristalelor macrofage endocitoză culturii cytochalasin cauzează inhibarea dizolvării cristalelor, care subliniază , de asemenea, necesitatea fagocitoza.

Cristalele care conțin calciu sunt solubile în acid. După fagocitoză, cristalele se dizolvă într-un mediu acid cu fagolizozomi de macrofage. Chloroquine, clorura de amoniu, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 și toți agenții care cresc lizozomale pH inhibă dependent de doză captarea intracelulară și dizolvarea cristalelor ( ³ H) -timidină fibro-blast cultivate cu cristale primare de fosfat de calciu.

Adăugarea cristalelor OFC la o cultură de fibroblaste monostrat a determinat o creștere imediată de zece ori a conținutului de calciu intracelular, care a revenit la valoarea inițială după 8 minute. Sursa de calciu a fost predominant un ion extracelular, deoarece cristalele de fosfat de calciu de bază au fost adăugate în mediul nutritiv fără calciu. Următoarea creștere a concentrației intracelulare de calciu a fost observată după 60 de minute și a durat cel puțin 3 ore. Aici, sursa de calciu a fost cristale fagocitare dizolvate în fagolizozomi.

S-a stabilit că efectul mitogen al cristalelor RPC este similar cu cel al PDGF ca factor de creștere; cum ar fi cea din urmă, cristalele OFC prezintă sinergie în ceea ce privește IGF-1 și plasma sanguină. Blocarea IGF-1 reduce mitogeneza celulelor ca răspuns la OF. PG Mitchell și colab (1989) au arătat că cristalele FCS-inducerea fibroblaștilor mitogenezei Balb / c- ₃ T ₃ necesită o serin / treonin protein kinaza C (PKC) - unul dintre principalii mediatori ai semnalelor generate la un extern celule de stimulare hormoni, neurotransmițători și factori de creștere. Scade activitatea PKC în celulele Balb / c- ₃ T ₃ inhibă inducerea FCS mediată de protooncogene c-fos și c-myc, dar nu are nici un efect asupra stimulării acestor oncogene mediate de PDGF.

Conținutul crescut de calciu intracelular după dizolvare cristal fagocitata - nu numai calea pentru mitogeneza semnal. Când factorii de creștere, cum ar fi PDGF se leagă cu receptorul său de membrană stimulează fosfolipaza C (fosfo-diesteraza) care gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bifosfat pentru a forma mesageri intracelulare - inozitol-3-fosfat idiatsilglitserola. Din primele versiuni calciu din reticulul endoplasmatic prin modularea activității enzimelor de calciu-dependente și de calciu / calmodulin-dependente, cum ar fi protein kinaze și proteaze.

R. Rothenberg și N. Cheung (1988) au raportat creșterea degradării fosfolipazei C a 4,5-bisfosfatului de fosfatidilinozitol în celulele sinoviale de iepure ca răspuns la stimularea prin cristale OFC. Recente crește în mod semnificativ conținutul de inozitol-1-fosfat în celulele cu eticheta ( ³ H) inozitol; vârful a fost atins timp de 1 minut și a durat aproximativ o oră.

Diacil-glicerolul este un potențial activator al pirofosfatului de calciu dihidrat. Deoarece cristalele CRC măresc activitatea fosfolipazei C, ceea ce duce la acumularea de diacilglicerol, se poate aștepta, prin urmare, o creștere a activării PKC. PG Mitchell și colab (1989) au comparat efectele FCS-cristale si PDGF pe fibroblaste sintezei ADN de Balb / c- ₃ T ₃. În cultura celulară, PKC a fost inactivat prin incubarea celulelor cu un diester forbol de fixare a tumorii (TFA), un analog al diacylglycerolului. Stimularea prelungită cu doze mici de TFA reduce activitatea PKC, în timp ce o singură stimulare cu o doză mare activează. Stimularea sintezei ADN prin cristale RPC a fost suprimată după inactivarea PKC, ceea ce indică importanța acestei enzime în mitogeneza indusă de OFC. Anterior, GM McCarthy și coautori (1987) au demonstrat legătura dintre răspunsul mitogen al fibroblastelor umane și cristalele OFC cu activarea PKC. Cu toate acestea, cristalele OFC nu activează fosfatidilinozitol-3-kinaza sau tirozin kinazele, confirmând faptul că mecanismul activării celulare de către cristalele OPC este selectiv.

Proliferarea celulelor este controlată de un grup de gene numite proto-oncogene. Proteina și substanța proteică, produsele proto-oncogene c-fos și c-shus sunt localizate în nucleul celular și sunt asociate cu secvențe ADN specifice. Stimularea fibroblastelor ZT3 prin cristale OCP are ca rezultat exprimarea c-fos timp de câteva minute, care atinge un maxim după 30 de minute după stimulare. Inducerea transcripției cu cristale de OFC de șoarece sau PDGF are loc în decurs de 1 oră și atinge un maxim după 3 ore după stimulare. Cel puțin 5 ore de celule susțin un nivel crescut de transcripție a c-fos și c-myc. În celulele cu PKC inactivat, stimularea cristalelor c-fos și c-musc ale RPA sau TPD este semnificativ inhibată, în timp ce inducerea acestor gene PDGF nu se schimbă.

Reprezentanții familiei protein kinazelor activate de mitogen (MAP K) sunt regulatori cheie ai diferitelor cascade de semnalizare intracelulare. Una dintre subclasele din această familie, p42 / p44, reglează proliferarea celulelor printr-un mecanism care implică activarea proto-oncogene c-fos și c-jun. Cristalele OFC și PFCD activează calea de semnalizare a protein kinazei în care participă atât p42 cât și p44, ceea ce indică rolul acestei căi în mitogeneza indusă de cristalele care conțin calciu.

În final, în mitogeneza indusă de OFC, este implicat factorul nuclear de transcripție KB (NF-kB), care a fost descris pentru prima dată ca imunoglobulină cu catenă ușoară la gena (IgK). Acesta este un factor de transcripție indus, important pentru multe căi de semnalizare, deoarece reglează expresia diferitelor gene. Inducerea NF-kB este, de obicei, asociată cu eliberarea proteinelor inhibitoare din citoplasmă, numită 1kB. După inducerea NF-kB, apare translocarea factorului activ de transcriere la nucleu. Cristale OFC induce NF-kB în Balb / c- ₃ T ₃ fibroblasti si fibroblasti pielii umane.

Mai multe căi pot fi implicate în transmiterea semnalului după activarea NF-κB, dar toate acestea implică kinaze de proteină care fosforilează (și astfel degradează) 1 kB. Pe baza rezultatelor studiilor in vitro, sa presupus anterior că 1 kB servește drept substrat pentru kinaze (de exemplu, PKC și protein kinaza A). Cu toate acestea, un complex de kinază de 1 kB cu o greutate moleculară mare a fost recent identificat. Aceste kinaze în mod specific fosforilează reziduuri serice de 1 kB. Activarea NF-kV TNF-a și IL-1 necesită acțiunea eficientă a kinazei care induce NF-KB (NIC) și a 1 KB kinazei. Mecanismul molecular al activării NIC nu este cunoscut în prezent. În ciuda faptului că cristalele OFC activează atât PKC cât și NF-kV, nu se știe în ce măsură aceste două procese pot fi conectate. Deoarece modificarea STB este realizată prin fosforilarea kinazei nu este exclusă rolul PKC în inducerea kV NF-cristale CPCH prin fosforilare și activarea kinazei STB. În susținerea acestui concept, inhibarea PKC prin mitogeneza staurosporină-OFC-cristalină indusă și exprimarea NF-KB poate servi drept suport pentru acest concept. În mod similar, staurosporina poate inhiba kinaza GkV și, prin urmare, inhibă proteina kinaza A și alte proteine kinaze.

Astfel, mecanismul de mitogeneză indusă de RPC-cristalin în fibroblaste include cel puțin două procese diferite:

• un eveniment rapid legat de membrană, care conduce la activarea PKC și MAP K, la inducerea NF-KB și proto-oncogene,
• dizolvarea intracelulară mai lentă a cristalelor, care conduce la o creștere a conținutului intracelular al Ca2 ⁺ și apoi la activarea unui număr de procese dependente de calciu care stimulează mitogeneza.

[1], [2], [3]

Inducerea cristalelor care conțin MMP-calciu

Mediatorii afectării țesuturilor cu cristale care conțin calciu sunt MMP-colagenaza-1, stromelizină, gelatinază de 92 kD și colagenază-3.

Având în vedere ipoteza a fost sugerată conexiunea între cristalele de conținut CPCH și distrugerea țesuturilor articulare, prin care cristalele CPCH și , eventual , unele colagen fagocitozate de celulele sinoviale. Stimulenții sinoviți proliferează și secretă proteaze. Această ipoteză a fost testată in vitro prin adăugarea de cristale naturale sau sintetice de RPA, PFCD și altele la cultura sinovitizelor umane sau de câine. Nivelul activității proteazelor neutre și a colagenazelor a crescut în funcție de doză și a fost de aproximativ 5-8 ori mai mare decât în cultura de control a celulelor care au fost cultivate fără cristale.

În celulele cultivate într-un mediu conținând cristal, a fost detectată co-inducerea ARNm de colagenază-1, stromelizină și gelatinază-92 kD cu secreția ulterioară de enzime în mediu.

Cristalele OFC au determinat, de asemenea, acumularea de ARNm de colagenază-1 și de colagenază-2 în condrocii de porci maturi, cu secreția ulterioară a enzimelor în mediu.

GM McCarty și coautori (1998) au studiat rolul dizolvării intracelulare a cristalelor în producția cristalizată de MMP. Creșterea pH-ului lizozomale cu bafilomitsina O dizolvare intracelulară deprimați cristalelor și slăbesc răspunsul proliferativ al fibroblaste umane la CPCH cristale, dar nu inhibă sinteza și secreția de MMPs.

Nici cristalele de fosfat de calciu bazic și nici PFCD nu au induce producerea de IL-1 in vitro, spre deosebire de cristalele de uree de sodiu.

Datele actuale indică în mod clar stimularea directă a producției de MMP de fibroblaste și condrocite la contactul cu cristalele care conțin calciu.

Simptomele osteoartritei atestă rolul semnificativ al MMP în progresia bolii. Prezența cristalelor care conțin calciu sporește degenerarea țesuturilor articulațiilor afectate.

Stimularea sintezei prostaglandinelor

În plus față de stimularea creșterii celulare, secreția enzimelor de calciu ce conține cristale determina eliberarea de prostaglandine din culturile de celule de mamifere, în particular PGE ₂. Eliberarea PGE- ₂ în toate cazurile are loc în prima oră după expunerea celulelor la cristale. R. Rothenberg (l 987) a stabilit că sursa principală de acid arahidonic pentru sinteza PGE ₂ sunt fosfatidilcolina și fosfatidil, și a confirmat , de asemenea , că fosfolipaza A ₂ și FOOT - producție calea dominantă a PGE ₂.

Ca răspuns la efectul cristalelor de CPC, PGE1 poate fi, de asemenea, eliberat. GM McCarty și colab (1993,1994) a studiat efectul PGE ₂, PGE și misoprostol sale analogice pe răspunsul mitogen al fibroblaste umane la cristale CPCH. Toți cei trei agenți au inhibat răspunsul mitogen într-o manieră dependentă de doză, cu PGE și misoprostal care prezintă o activitate inhibitoare mai pronunțată. PGE și misoprostol, dar nu PGE2 _{, au} inhibat acumularea de ARNm de colagenază ca răspuns la efectul cristalelor OFC.

MG McCarty și N. Cheung (1994) au investigat mecanismul de activare mediată de RPC a celulelor PGE. Autorii au aratat ca PGE - un inductor puternic al cAMP intracelular decât PGE ₂ și PGE inhibă mitogenezei OFC indusă și producția de MMP prin dependentă de cAMP cale de semnalizare. Este posibil ca o creștere a producției de PGE indusă de cristalele OFK să slăbească alte efecte biologice (mitogeneză și producția MMP) prin mecanismul de feedback.

Inflamația indusă de cristale

Calciu-Cristalele sunt adesea găsite în fluidul sinovial al pacienților cu osteoartrita, dar cu episoade de inflamație acută leucocitoza rare ca în osteoartrită și artropatii la kristallassotsiirovannyh ( de exemplu, sindromul „articulația umărului Milwaukee“). Potențialul phlogistic al cristalelor poate fi modificat printr-un număr de factori inhibitori. R. Terkeltaub și colab (1988) au demonstrat capacitatea serului și a sângelui în plasmă semnificativ inhiba granulotsitovov răspunsul neutrofilelor fosfat de calciu bazic cristalizat. Factorii care determină o astfel de inhibare sunt proteinele care leagă cristalul. Examinarea uneia dintre aceste proteine - o ₂ glicoproteina -HS (AHSr) - a arătat că ANSG este cel mai puternic inhibitor specific și a granulocitelor neutrofile în cristale de răspuns CPCH. AHSr - proteine din zer de origine hepatică; Se știe că, în comparație cu alte proteine din serul de sânge, este în concentrații relativ ridicate conținute în țesutul osos și mineralizat. Mai mult, AHSr prezentă în „noninflamed“ fluid sinovial și este detectată pe cristalele primare de fosfat de calciu în lichidul sinovial nativ. Astfel, nu este exclusă probabilitatea modulației AHSr a potențialului phlogogenic al cristalelor de fosfat de calciu bazic în condiții in vivo.

Pentru a rezuma, vom prezenta două scheme patogeneza osteoartritei propuse BM van den Berg et al (1999) și M. Sarrabba și colab (1996), care combină factorii mecanici, genetice si biochimice.