Reparasjon av leddbrusk og vekstfaktorer i patogenesen til slitasjegikt

Takket være utviklingen av bioteknologi, særlig kloningsteknologi, har nylig en voksende liste over vekstfaktorer, som, som anabole faktorer, spiller en viktig, men ikke helt forståelig rolle i patogenesen til artrose.

Den første gruppen av vekstfaktorer, som vil bli diskutert nedenfor, er IGF. De er i store mengder funnet i serum, har en rekke vanlige egenskaper med insulin. IGF-2 er mer karakteristisk for det embryonale utviklingsstadiet, mens IGF-1 er den dominerende gruppenes representant i en voksen. Begge representanter for denne gruppen virker ved å binde til I-type IGF-reseptorene. Hvis funksjonen til IGF-2 forblir ukjent, er verdien av IGF-1 allerede bestemt - den er i stand til å stimulere syntesen av proteoglykaner av kondrocytter og signifikant hemme katabolske prosesser i leddbrusk. IGF-1 er den viktigste anabole stimulansen for syntesen av proteoglykaner av kondrocytter, tilstede i serum og synovialvæske. IGF-1 er en viktig faktor i dyrking av kondrocytter i eksperimentelle modeller av in vitro- modeller av koleraemi . Det foreslås at IGF-1 går inn i synovialvæsken fra blodplasmaet. I tillegg produserer normale kondrocytter begge faktorene - uttrykket av IGF-1 og IGF-2 finnes i synovialmembranen og brusk hos pasienter med slitasjegikt. I normal brusk har IGF-1 ikke mitogene egenskaper, men det kan stimulere spredning av celler i den skadede matrisen, noe som indikerer deltakelse i reparative prosesser.

Biologisk aktive stoffer som stimulerer reparasjon og reduserer nedbrytning av leddbrusk

• insulin
• Gamma-interferon
• Veksthormon, androgener
• Somatomediner (IPF-1 og -2)
• TGF-beta (vevsvekstfaktor)
• Vekstfaktoren stammer fra blodplater
• Den viktigste vekstfaktoren for fibroblaster
• EFR
• Il-1-reseptorantagonist
• TNF-a-bindende proteiner
• Vevshemmere av metalloproteaser
• ₂ -makrogloʙulin
• ai-antitrypsin
• Den lopper, makroglobulin
• WG-antichymotrypsin

Virkningene av IGF-1 og IGF-2 styres av forskjellige IGF-bindende proteiner (IGF-SB), som også produseres av kondrocytter. IGF-Sa kan fungere som en bærer, og har også IGF-blokkerende aktivitet isolert fra leddbrusk fra pasienter sosteoartrozom celler produserer et overskudd av IGF-Sa, noe som indikerer at blokkering av disse effekter av IGF. J. Martel Pelletier-et al (1998) viste at selv om IGF-1-syntese i brusk i osteoartritt øker litt kondrocytter svare på IGF-1 stimulering. Det viste seg at dette fenomenet er forbundet (i hvert fall delvis) med en økning i nivået av IGF-SB. IGF-SB har en høy affinitet for IGF og er en viktig biomodulator av sin aktivitet. Hittil har syv typer IGF-SB blitt studert, forstyrrelser av IGF-SB-3 og IGF-SB-4 regulering spiller en viktig rolle i slitasjegikt.

En annen kategori av vekstfaktorer som har forskjellige effekter på kondrocytter, inkluderer blodplateavledet vekstfaktor (PDGF), FGF og TGF-beta. Disse faktorene produseres ikke bare av kondrocytter, men også ved aktivert synovitt. FGF har både anabole og katabolske egenskaper, avhengig av konsentrasjonen og tilstanden til leddbrusk. PDGF deltar i å opprettholde VKM homeostasis av leddbrusk, uten å ha åpenbare mitogene egenskaper. For denne vekstfaktoren er evnen til å forbedre syntesen av proteoglykaner og redusere nedbrytningen kjent.

TGF-beta er av spesiell interesse når det gjelder å studere sin rolle i patogenesen til artrose. Han er medlem av en stor TGF superfamilie, har felles funksjonelle og signalegenskaper med nyoppdagede vekstfaktorer av BMP (benmorfogenetiske proteiner).

TGF-beta-pleiotropisk faktor: På den ene siden har den immunosuppressive egenskaper, på den annen side - den er en kjemotaktisk faktor og en sterk stimulator for proliferasjon av fibroblaster. De unike egenskapene til TGF-beta er evnen til å hemme frigjøringen av enzymer fra forskjellige celler og øker produksjonen av enzyminhibitorer (f.eks. TIMP). TGF-beta regnes som en viktig regulator for vevskader på grunn av betennelse. Så, i vev av leddbrusk, stimulerer TGF-beta signifikant produksjonen av matrisen ved kondrocytter, spesielt etter foreksponering med denne faktoren. Normal brusk er ufølsom for TGF-beta. Hos pasienter med OA stimulerer TGF-P produksjonen av aggrecan og små proteoglykaner i leddbrusk.

TGF-beta er produsert av mange celler, spesielt kondrocytter. Det frigjøres i latent form assosiert med et spesielt protein kalt "protein forbundet med latens" (BAL). Dissociation med dette proteinet utføres av proteaser, som produseres i store mengder i betent vev. Bortsett fra TGF-beta, som produseres av aktiverte celler, er latent form av denne faktoren et viktig element i reaktiviteten til TGF-beta i vev etter lokal skade. TGF-beta i en betydelig mengde er inneholdt i synovialvæsken, synovialmembranen og brusk i leddet som er berørt av artrose. På områder med skadet vev hvor det er inflammatoriske infiltrater, oppdages koexpression av TNF og IL-1, mens det i områder med fibrose fenomener bare er påvist ekspresjon av TGF-beta.

Inkubasjon av kondrocytterkulturen oppnådd fra pasienter med slitasjegikt med TGF-beta forårsaker en signifikant økning i syntesen av proteoglykaner av disse cellene. Stimulering av TGF-beta av normale kondrocytter forårsaker en økning i syntesen av proteoglykaner bare etter mange dager med inkubasjon. Kanskje dette tidspunktet er det nødvendig å endre fenotypen av cellene under påvirkning av TGF-beta (for eksempel for å endre såkalte oppdeling av proteoglykaner: nydannede proteoglykaner er plassert rett rundt kondrocytter).

Det er kjent at aktiveringen av syntese av vekstfaktorer, spesielt TGF-beta, er en viktig forbindelse i patogenesen av nyre- og leverfibrose, arrdannelse under sårheling. En økning i belastningen på kondrocytter in vitro fører til hyperproduksjon av TGF-beta, mens en reduksjon i syntesen av proteoglykaner etter lemmobilisering kan utjevnes av TGF-beta. TGF-beta inducerer dannelsen av osteofytter i den marginale sonen av leddene som en mekanisme for å tilpasse seg endringer i belastning. IL-1, forårsaker en moderat betennelsesprosess i synovia som respons på leddskader, fremmer dannelsen av kondrocytter med en modifisert fenotype, som gir en overdreven mengde.

Gjentatt lokal injeksjon av rekombinant TGF-beta i høye konsentrasjoner førte til utviklingen av slitasjegikt i mus C57B1 linje - dannelsen av osteophytes, som er karakteristisk for human osteoartritt, og betydelig tap av proteoglykaner i "bølgete grense" -området.

For å forstå den overskytende TGF-beta er kjent for å endre brusk, bør det bemerkes at eksponering av TGF-P induserer et karakteristisk fenotype av kondrocytt endring underklasse syntetiserte proteoglykaner og brudd på normal integrasjon av ECM-komponenter. Og IGF-1 og TGF-beta stimulerer syntesen av proteoglykaner ved kondrocytter dyrket i alginat, men den sistnevnte induserer også de såkalte oppdeling i seksjoner proteoglykaner. Videre ble det funnet at TGF-beta forbedrer kollagenase-3 (MMP-13) i aktiverte kondrocytter som avviker fra det generelle konsept med TGF-beta som en faktor som omvendt reduserer frigjøringen av destruktive proteaser. Selv om det ikke er kjent om TGF-beta-indusert syntese av MMP-13 er involvert i patogenesen av OA. TGF-beta er ikke bare stimulerer proteoglykansyntese, men bidrar også til den deponering i leddbånd og sener, noe som øker stivheten og reduserer omfanget av bevegelse i leddene.

CIP er medlemmer av TGF-beta superfamilien. Noen av dem (CML-2, CML-7 og CMS-9) har egenskapen til å stimulere syntesen av proteoglykaner av kondrocytter. CMP'er utfører deres effekter ved binding til bestemte reseptorer på celleoverflaten; signalveiene til TGF-beta og CMS er noe forskjellige. Som TGF-beta overføres signalet fra CMP gjennom et serin / treoninkinase type I og II reseptorkompleks. I dette komplekset er type II-reseptoren transfosforylert og aktiverer Type I-reseptoren, som overfører signalet til signalmolekylene kalt Smad. Etter mottak av Smad-signalet blir de raskt fosforylert. Det er nå kjent at Smad-1, -5 og -8 fosforyleres i signalveien til CMP, og Smd-2 og Smad-3 i TGF-beta-signalveien. Da heter Smad er assosiert med Smad-4, som er vanlig for signalveiene til alle representanter for TGF-beta superfamilien. Dette faktum forklarer tilstedeværelsen av kryssfunksjoner i medlemmene av TGF-beta superfamilien, samt fenomenet gjensidig inhibering av TGF-beta og CMS signalveiene ved konkurranse om vanlige komponenter. Ikke så lenge siden ble en annen klasse Smad-proteiner identifisert, som er representert av Smad-6 og -7. Disse molekylene fungerer som regulatorer av signalveiene til TGF-beta og CML.

Til tross for at den stimulerende effekt på Kommisjonen for en lang tid, syntesen av proteoglykaner, er kjent for sin rolle i å regulere funksjon av leddbrusk er fortsatt kontroversielt på grunn av den velkjente evne til å indusere dedifferensiering av ILC celler stimulere forkalkning og beindannelse. M. Enomoto-Iwamoto og medarbeidere (1998) har vist at interaksjonen med den ILC ILC-type II-reseptoren er nødvendig for å opprettholde den differensierte fenotype av kondrocytter og kontroll av deres proliferasjon og hypertrofi. Ifølge LZ Seiler et al (1996), ILC-2 støtter kondrocytt fenotype i kultur i 4 uker, uten å forårsake hypertrofi. KMP-7 (identisk med osteogen protein-1) gir lang moden fenotype kondrocytt av brusk dyrket i alginat.

Innføringen av KMP-2 og -9 i kneleddene av mus økte syntesen av proteoglykaner med 300% og mye mer enn TGF-beta. Den stimulerende effekten viste seg imidlertid å være midlertidig, og etter noen dager returnerte syntesenivået til den opprinnelige. TGF-beta forårsaket en lengre stimulering av proteoglykansyntese, som trolig skyldes autoinduksjon av TGF-beta og sensitisering av kondrocytter til denne faktoren.

TGF-beta er ansvarlig for dannelsen hondrofitov, som kan betraktes som uønskede virkninger av sin virkning, KMP-2 fremmer også dannelsen hondrofitov, men i andre leddkantparti (hovedsakelig i vekstplaten).

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

Brusk morfogenetiske proteiner

Brusk morfogenetiske proteiner (CMP-1 og -2) - ett flere representanter superfamilien TGF-beta er nødvendig for bruskdannelse i lem utviklingsperioden. Mutasjonen av genet av HMP-1 forårsaker kondrodysplasi. KMP har kanskje en mer selektiv, brusk-orientert profil. Til tross for at TGF-beta, og kommisjonen kan stimulere chondrocytes, kan de også fungere på mange andre celler, slik at deres bruk for reparasjon av brusk kan være ledsaget av bivirkninger. CMP begge typer av brusk som finnes i friske og syke ledd med slitasjegikt, bidrar de til reparasjon av leddbrusk ECM etter den enzymatiske nedbrytning mens det opprettholdes en normal fenotype.

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

Synergisme av vekstfaktorer

En vekstfaktor er i stand til å indusere seg selv, i tillegg til andre vekstfaktorer, er denne samspillet finregulert. For eksempel gir FGF sammen med andre vekstfaktorer mer effektiv reparasjon av leddbrusk etter en traumatisk defekt. IGF-1 sammen med TGF-beta inducerer signifikant den normale fenotype av kondrocytter når de dyrkes in vitro. Det ble påvist at TGF-beta interfererer med produksjonen av IGF-1 og IGF-SB, og også dephosphorylerer IGF-1-reseptoren, stimulerer bindingen av IGF-1. I intakt brusk av mus ble en synergisme av IGF-1 observert med mange vekstfaktorer. Imidlertid kan den milde reaksjonen av kondrocytter i IGF-1 ikke utjevnes ved bruk i kombinasjon med andre vekstfaktorer.

Interaksjon av anabole og destruktive cytokiner

Vekstfaktorer viser en kompleks interaksjon med IL-1. For eksempel, kondrocytter preexposure FGF øker frigivelsen av proteaser etter IL-1 eksponering; Dette skyldes kanskje en økning i uttrykket av IL-1-reseptorer. PDGF stimulerer IL-1-avhengig frigjøring av proteaser, men det reduserer IL-1-mediert inhibering av proteoglykansyntese. Dette kan bety at enkelte vekstfaktorer kan samtidig stimulere reparasjon av brusk og bidra til dens ødeleggelse. Andre vekstfaktorer som IGF-1 og TGF-P, stimulere syntesen av ledd matrise og inhibere IL-1-mediert nedbrytning av leddbrusk, d.v.s. Deres aktivitet er bare knyttet til reparasjon av vev. Slike interaksjoner er ikke avhengige av preeksponering av kondrocyter IL-1. Interessant nok kan kinetikken av IL-1 og TGF-beta å være forskjellige effekter: evnen til TGF-beta for å hindre nedbrytning av leddbrusk er redusert til sin langsomme virkning av TIMP-mRNA. På den annen side, er det en økning nivå hNOC og N0 i fravær av TGF-beta. Gitt den NO-avhengige suppressive virkning av IL-1 på proteoglykansyntese av kondrocytter, kan vi forklare hvorfor vi observere en mye sterkere motstand mot TGF-beta IL-1-avhengig inhibering av syntesen proteglikanov sammenlignet med ødeleggelse av proteoglykaner in vivo.

I en studie i mus, som ble injisert i ledd IL-1 og vekstfaktorer har blitt vist at TGF-beta antagonizes signifikant IL-1-mediert inhibering av proteoglykansyntese av leddbrusk, mens ILC-2 er ikke i stand til slik opphevende: stimulerende dens fulle potensiale hemmet IL-1 selv under betingelse av en høy konsentrasjon av CMP-2. Det er bemerkelsesverdig at i fravær av IL-1 KMP-2 signifikant stimulert proteoglykansyntese intens enn TGF-beta).

I tillegg til å påvirke syntesen av proteoglykaner, påvirker TGF-beta også signifikant den IL-1-induserte reduksjonen i proteoglykaninnhold i brusk. Kanskje, avhengig av den relative konsentrasjonen av IL-1 og TGF-beta, reduseres eller økes innholdet av proteoglykaner. Interessant nok ble det observert den ovenfor beskrevne resistens overfor IL-1 og TGF-beta i tykkelsen av brusken, men ingen slike effekter nær kantene hondrofitov artikulære flater. Education hondrofitov indusert av TGF (3, noe som påvirker chondrogen cellene i periosteum, forårsaker utvikling av kondroblaster og avsetning av proteoglykaner. Tilsynelatende, etihondroblasty ikke følsom overfor IL-1.

HL Glansbeek et al (1998) undersøkte evnen til TGF-beta-2 og ILC motvirke hemming av syntesen av proteoglykaner i leddene fra artrittiske mus zimozanindutsirovannym (dvs. "ren" modell for IL-1-indusert inflammasjon). Intraartikulær administrering av TGF-beta betydelig motvirkes hemming av proteoglykansyntese indusert av betennelse, mens ILC-2 var nesten ikke er i stand til å motvirke denne IL-1-avhengige prosess. Gjentatte injeksjoner av TGF-P i kneet av forsøksdyrene signifikant stimulert proteoglykansyntese av kondrocytter, bidratt til bevaring av eksisterende brusk-proteoglykaner atrofiske inflammasjon, men hemmer ikke den inflammatoriske prosessen.

Når man studerer proteoglikansinteziruyuschey kondrocytt funksjon ved hjelp av eksperimentelle modeller av osteoartritt i dyr har alltid bemerkes forhøyede nivåer og stimulering av syntesen av proteoglykaner i de tidlige stadier av OAB motsetning til betennelsesmodeller i hvilke signifikant hemming av syntesen blir observert (IL-1 -zavisimyyprotsess). Økt aktivitet av anabole faktorer, blant annet vekstfaktorer, er observert i osteoartritt, eliminerer virkningen av suppressorceller cytokiner slik som IL-1. Blant vekstfaktorene er det viktigste TGF-beta; CIC-2 er usannsynlig å spille en viktig rolle i denne prosessen. Selv om IGF-1 er i stand til å stimulere proteoglykansyntese in vitro, under betingelser in vivo er en egenskap ikke ble observert med lokal påføring av IGF-1. Kanskje dette skyldes det faktum at det endogene nivået av denne vekstfaktoren er optimal. I de senere stadier av slitasjegikt symptomer hemming av proteoglykansyntese, sannsynligvis på grunn av den dominerende innvirkning av IL-1 og svikt i vekstfaktorer motvirke den på grunn av lavere aktivitet.

Vekstfaktoranalyse i STR / ORT-mus med spontan osteoartrose viste en økning i nivået av TGF-R og IL-1 mRNA i den skadede brusk. Det bør bemerkes at aktiveringen av TGF-beta fra latent form er et viktig element i vevsreparasjon. Forståelse av rollen av TGF-beta kompliserer resultatene av studien av ekspresjonen av TGF-beta type II-reseptorer hos kaniner i ACL-linjen. Umiddelbart etter induksjon av slitasjegikt ble det påvist et redusert nivå av disse reseptorene, hvilket indikerer en utilstrekkelig signalfunksjon av TGF-beta. Interessant nok er de mangelfulle reseptor TGF-beta 11 type mus spontannogoosteoartroza tegn detekteres, noe som også indikerer den viktige rollen av signale funksjon av TGF-beta i forringelse av bruskreparasjon og osteoartritt utvikling.

Absolutt vekstfaktorer innholdet i leddene til pasienter med revmatoid artritt eller osteoartritt kan være en indikasjon på deres mulige rolle i patogenesen av disse sykdommer. Imidlertid, til tross for at skjøtene i osteoartritt og revmatoid artritt har en høy konsentrasjon av vekstfaktorer, arten av degradering og reparasjon i begge sykdommene er helt annerledes. Det kan være andre som ennå uidentifiserte faktorer spiller en viktig rolle i patogenesen av slike sykdommer, eller andre aspekter av de fenomener som blir studert er bestemt for degradering og reparasjon i vev av leddene (f.eks ekspresjonen av bestemte reseptorer på kondrocytter overflaten, oppløselige reseptorer, bindingsproteiner, eller ubalanse anabole og destruktive faktorer).