Herstel van gewrichtskraakbeen en groeifactoren in de pathogenese van osteoartritis

Met de vooruitgang van de biotechnologie, in het bijzonder het klonen technologie, onlangs intensief vult de lijst van groeifactoren die, omdat hij anabole factoren zijn belangrijk, maar niet helemaal duidelijk rol in de pathogenese van artrose.

De eerste groep groeifactoren, die hieronder zullen worden besproken, zijn de IGF. Ze zijn in grote hoeveelheden aangetroffen in serum en hebben een aantal gemeenschappelijke eigenschappen met insuline. IGF-2 is meer kenmerkend voor het embryonale stadium van ontwikkeling, terwijl IGF-1 de dominante groepsvertegenwoordiger is bij een volwassene. Beide vertegenwoordigers van deze groep werken door zich te binden aan de IGF-receptoren van het type I. Als de functie van IGF-2 onbekend blijft, is de waarde van IGF-1 al bepaald - het is in staat om de synthese van proteoglycanen door chondrocyten te stimuleren en katabole processen in het gewrichtskraakbeen significant te remmen. IGF-1 is de belangrijkste anabole stimulus voor de synthese van proteoglycanen door chondrocyten, aanwezig in serum en synoviale vloeistof. IGF-1 is een belangrijke factor voor het kweken van chondrocyten in experimentele modellen van in vitro modellen van choleraemie . Er wordt gesuggereerd dat IGF-1 de synoviale vloeistof uit het bloedplasma binnendringt. Bovendien produceren normale chondrocyten beide factoren - de expressie van IGF-1 en IGF-2 wordt gevonden in de synoviale membraan en het kraakbeen van patiënten met artrose. In normaal kraakbeen heeft IGF-1 geen mitogene eigenschappen, maar het kan de proliferatie van cellen in de beschadigde matrix stimuleren, hetgeen wijst op deelname aan reparatieve processen.

Biologisch actieve stoffen die herstelling stimuleren en de afbraak van gewrichtskraakbeen onderdrukken

• insuline
• Gamma-interferon
• Groeihormoon, androgenen
• Somatomedines (IPF-1 en -2)
• TGF-bèta (weefselgroeifactor)
• De groeifactor afgeleid van bloedplaatjes
• De belangrijkste groeifactor van fibroblasten
• EFR
• Il-1-receptorantagonist
• TNF-a-bindende eiwitten
• Weefselremmers van metalloproteases
• ₂ -makrogloʙulin
• ai-antitrypsine
• De vlooien, makroglobulin
• WG-antichymotrypsine

De acties van IGF-1 en IGF-2 worden gecontroleerd door verschillende IGF-bindende eiwitten (IGF-SB), die ook worden geproduceerd door chondrocyten. IGF-Sa kan functioneren als een drager en bezitten ook IGF-blokkerende werking geïsoleerd uit het kraakbeen van patiënten sosteoartrozom cellen een overmaat IGF-Sa, wat aangeeft dat het blokkeren van deze effecten van IGF. Martel-Pelletier J. Et al (1998) toonden aan dat, hoewel IGF-1-synthese in kraakbeen bij artrose neemt iets chondrocyten reactie op IGF1 stimulatie. Het bleek dat dit fenomeen (althans gedeeltelijk) geassocieerd is met een toename in het niveau van IGF-SB. IGF-SB heeft een hoge affiniteit voor IGF en is een belangrijke biomodulator voor zijn activiteit. Tot op heden zijn zeven typen studeerde IGF-Sa, ontregeling van IGF-SB-3 en IGF-Sa-4 speelt een belangrijke rol in artrose.

Een andere categorie van groeifactoren die verschillende effecten op chondrocyten vertonen omvat van bloedplaatjes afgeleide groeifactor (PDGF), FGF en TGF-bèta. Deze factoren worden niet alleen veroorzaakt door chondrocyten, maar ook door geactiveerde synovitis. FGF heeft zowel anabole als katabole eigenschappen, afhankelijk van de concentratie en de conditie van het gewrichtskraakbeen. Het PDGF neemt deel aan het handhaven van de VKM-homeostase van het gewrichtskraakbeen, zonder duidelijke mitogene eigenschappen. Voor deze groeifactor is het vermogen om de synthese van proteoglycanen te verbeteren en hun degradatie te verminderen bekend.

TGF-bèta is van bijzonder belang in termen van het bestuderen van zijn rol in de pathogenese van osteoartritis. Hij is lid van een grote TGF-superfamilie, heeft algemene functionele en signalerende eigenschappen met nieuw ontdekte groeifactoren van BMP (botmorfogenetische eiwitten).

TGF-bèta-pleiotrope factor: aan de ene kant heeft het immunosuppressieve eigenschappen, aan de andere kant - het is een chemotactische factor en een krachtige stimulator van proliferatie van fibroblasten. De unieke eigenschappen van TGF-bèta zijn het vermogen om de afgifte van enzymen uit verschillende cellen te remmen en de productie van enzymremmers (bijv. TIMP) aanzienlijk te verhogen. TGF-bèta wordt beschouwd als een belangrijke regulator van weefselschade als gevolg van ontsteking. In het weefsel van gewrichtskraakbeen stimuleert TGF-bèta de productie van de matrix door chondrocyten aanzienlijk, vooral na blootstelling vooraf met deze factor. Normaal kraakbeen is ongevoelig voor TGF-bèta. Bij patiënten met OA stimuleert TGF-P de productie van aggrecan en kleine proteoglycanen in het gewrichtskraakbeen.

TGF-bèta wordt geproduceerd door vele cellen, in het bijzonder chondrocyten. Het wordt vrijgegeven in een latente vorm geassocieerd met een speciaal eiwit, het "eiwit geassocieerd met latency" (BAL). Dissociatie met dit eiwit wordt uitgevoerd door proteasen, die in grote hoeveelheden in ontstoken weefsels worden geproduceerd. Afgezien van TGF-bèta, dat wordt geproduceerd door geactiveerde cellen, is de latente vorm van deze factor een belangrijk element van de reactiviteit van TGF-bèta in weefsel na lokale schade. TGF-bèta in een significante hoeveelheid zit vervat in de synoviale vloeistof, synoviale membraan en kraakbeen van de gewrichten aangetast door osteoartritis. In gebieden met beschadigd weefsel waar ontstekingsinfiltraten aanwezig zijn, wordt co-expressie van TNF en IL-1 gedetecteerd, terwijl in gebieden met fibroseverschijnselen alleen de expressie van TGF-bèta wordt gedetecteerd.

Incubatie van de kweek van chondrocyten verkregen van patiënten met osteoartritis met TGF-bèta veroorzaakt een significante toename in de synthese van proteoglycanen door deze cellen. Stimulatie van TGF-bèta van normale chondrocyten veroorzaakt een toename in de synthese van proteoglycanen slechts na vele dagen van incubatie. Misschien is deze tijd nodig om het fenotype van cellen onder invloed van TGF-bèta te veranderen (bijvoorbeeld om de zogenaamde compartimentering van proteoglycanen te veranderen: de nieuw gecreëerde proteoglycanen zijn alleen rond de chondrocyten gelokaliseerd).

Het is bekend dat de activering van de synthese van groeifactoren, in het bijzonder TGF-bèta, een belangrijke schakel is in de pathogenese van nier- en leverfibrose, littekenvorming tijdens wondgenezing. Een toename van de belasting van chondrocyten in vitro leidt tot hyperproductie van TGF-bèta, terwijl een afname in de synthese van proteoglycanen na immobilisatie van ledematen kan worden genivelleerd door TGF-bèta. TGF-beta induceert de vorming van osteophyten in de marginale zone van de gewrichten als een mechanisme om zich aan te passen aan veranderingen in belasting. IL-1, veroorzaakt een matig ontstekingsproces in synovia in reactie op gewrichtsschade, bevordert de vorming van chondrocyten met een gemodificeerd fenotype, die een overmatige hoeveelheid produceren.

Herhaalde lokale injectie van recombinante TGF-beta in hoge concentraties leidde tot de ontwikkeling van osteoartritis bij muizen C57B1 regel - de vorming van osteofyten, die kenmerkend is voor menselijke osteoartritis en significant verlies van proteoglycanen in de "wavy border" gebied.

Om de overmaat TGF-bèta is bekend dat het kraakbeen veranderen begrijpen, moet worden opgemerkt dat de blootstelling van de TGF-P induceert een karakteristieke fenotype van chondrocyten verandering subklasse gesynthetiseerd proteoglycanen en schending van de normale integratie van ECM componenten. En IGF-1 en TGF-bèta stimuleert de synthese van proteoglycanen door chondrocyten gekweekt in alginaat, maar deze veroorzaakt ook de zogenaamde compartimentering proteoglycanen. Bovendien werd gevonden dat TGF-bèta verhoogt collagenase-3 (MMP-13) in geactiveerde chondrocyten die afwijkt van het algemene concept van TGF-beta als een factor die omgekeerd vermindert de afgifte van destructieve proteasen. Hoewel het niet bekend is of TGF-beta-geïnduceerde synthese van MMP-13 is betrokken bij de pathogenese van OA. TGF-bèta stimuleert niet alleen proteoglycansynthese, maar ook bijdraagt tot de afzetting in de ligamenten en pezen, toenemende stijfheid en verminderen het bewegingsbereik in de gewrichten.

CIP zijn leden van de TGF-bèta-superfamilie. Sommigen van hen (CML-2, CML-7 en CMS-9) hebben de eigenschap de synthese van proteoglycanen door chondrocyten te stimuleren. CMP's voeren hun effecten uit door te binden aan specifieke receptoren op het celoppervlak; de signaleringsroutes van TGF-bèta en CMS zijn enigszins verschillend. Net als TGF-bèta wordt het signaal van CMP overgedragen via het serine / threonine kinase type I en II receptorcomplex. In dit complex, de type II receptor istrans-gefosforyleerd en activeert de Type I-receptor, die het signaal verzendt naar signaalmoleculen genaamd Smad. Na ontvangst van het Smad-signaal worden ze snel gefosforyleerd. Het is nu bekend dat Smad-1, -5 en -8 gefosforyleerd zijn in de signaalroute van CMP, en Smd-2 en Smad-3 in de TGF-bèta-signaleringsroute. Vervolgens wordt Smad geassocieerd met Smad-4, wat gebruikelijk is in de signaleringsroutes van alle vertegenwoordigers van de TGF-bèta-superfamilie. Dit feit verklaart de aanwezigheid van cross-functies in de leden van de TGF-bèta-superfamilie, evenals het fenomeen van wederzijdse remming van de TGF-bèta- en CMS-signaleringsroutes door competitie voor gemeenschappelijke componenten. Nog niet zo lang geleden werd een andere klasse van Smad-eiwitten geïdentificeerd, die wordt weergegeven door Smad-6 en -7. Deze moleculen fungeren als regulatoren van de signaalroutes van TGF-bèta en CML.

Ondanks het feit dat de stimulerende werking op de Commissie voor een lange tijd, de synthese van proteoglycanen, zijn bekend voor hun rol in het reguleren van de functie van gewrichtskraakbeen blijft controversieel vanwege het bekende vermogen dedifferentiatie opwekken van ILC cellen te stimuleren de vorming calcificatie en bot. M. Iwamoto-Enomoto en medewerkers (1998) hebben aangetoond dat de interactie met de ILC ILC-type II receptor is nodig om het gedifferentieerde fenotype van chondrocyten en controle van hun proliferatie en hypertrofie handhaven. Volgens LZ Zeeman et al (1996), ILC-2 ondersteunt de chondrocyt fenotype in kweek gedurende 4 weken, zonder hypertrofie. KMP-7 (gelijk aan osteogeen proteïne-1) ondersteunt lange rijpe chondrocyten-fenotype kraakbeen gekweekt in alginaat.

De introductie van KMP-2 en -9 in de kniegewrichten van muizen verhoogde de synthese van proteoglycanen met 300% en significant meer dan TGF-bèta. Het stimulerende effect bleek echter tijdelijk te zijn en na enkele dagen keerde het synthesieniveau terug naar het oorspronkelijke. TGF-bèta veroorzaakte een langere stimulatie van proteoglycan-synthese, die waarschijnlijk te wijten is aan autoinductie van TGF-bèta en sensitisatie van chondrocyten voor deze factor.

TGF-bèta is verantwoordelijk voor de vorming hondrofitov die als ongewenste effecten van de werking kan worden beschouwd KMP-2 stimuleert ook de vorming hondrofitov, maar in andere articulair randgedeelte (vooral in de groeiplaat).

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

Kraakbeen morfogenetische eiwitten

Kraakbeenmorfogenetische eiwitten (XMP-1 en -2) zijn nog een andere vertegenwoordiger van de superfamilie TGF-bèta, noodzakelijk voor de vorming van kraakbeenweefsel tijdens de ontwikkeling van de ledematen. De mutatie van het gen van HMP-1 veroorzaakt chondrodysplasie. Misschien heeft de KMP een selectiever, kraakbeengericht profiel. Ondanks het feit dat TGF-bèta en CMP chondrocyten kunnen stimuleren, kunnen ze op veel andere cellen reageren, dus hun gebruik voor kraakbeenherstel kan gepaard gaan met bijwerkingen. Beide typen CMP's worden aangetroffen in het kraakbeen van gezonde gewrichten die worden beïnvloed door osteoartrose, ze dragen bij aan de reparatie van ECM van gewrichtskraakbeen na enzymatische afbraak, waarbij een normaal fenotype wordt ondersteund.

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

Synergisme van groeifactoren

Eén groeifactor kan zichzelf induceren, evenals andere groeifactoren, deze interactie is fijn gereguleerd. FGF samen met andere groeifactoren zorgt bijvoorbeeld voor een effectievere reparatie van gewrichtskraakbeen na een traumatisch defect. IGF-1 induceert, samen met TGF-bèta, het normale fenotype van chondrocyten significant wanneer ze in vitro worden gekweekt . Er werd aangetoond dat TGF-bèta interfereert met de productie van IGF-1 en IGF-SB en ook de IGF-1-receptor defosforyleert, de binding van IGF-1 stimuleert. In het intacte kraakbeen van muizen werd een synergisme van IGF-1 met veel groeifactoren waargenomen. De milde reactie van chondrocyten in IGF-1 kan echter niet worden genivelleerd in combinatie met andere groeifactoren.

Interactie van anabole en destructieve cytokines

Groeifactoren demonstreren een complexe interactie met IL-1. Bijvoorbeeld, pre-blootstelling van chondrocyten in FRF verhoogt de afgifte van proteasen na blootstelling aan IL-1; misschien is dit te wijten aan een toename in de expressie van IL-1-receptoren. PDGF stimuleert IL-1-afhankelijke vrijmaking van proteasen, maar het vermindert IL-1 gemedieerde remming van proteoglycansynthese. Dit kan betekenen dat sommige groeifactoren tegelijkertijd het proces van kraakbeenherstel kunnen stimuleren en bijdragen aan de vernietiging ervan. Andere groeifactoren zoals IGF-1 en TGF-P, stimuleert de synthese van articulaire matrix en remmen IL-1 gemedieerde afbraak van gewrichtskraakbeen, d.w.z. Hun activiteit is alleen geassocieerd met weefselherstel. Een dergelijke interactie is niet afhankelijk van de pre-blootstelling van chondrocyten IL-1. Interessant kan de kinetica van IL-1 en TGF-beta verschillende effecten: het vermogen van TGF-beta om afbraak van kraakbeen te remmen verminderd tot de trage werking van TIMP mRNA. Aan de andere kant is er een toename in het niveau van hNOC en NO in de afwezigheid van TGF-bèta. Gezien de NO-afhankelijke onderdrukkend effect van IL-1 op de proteoglycan synthese door chondrocyten, kunnen we uitleggen waarom we een veel sterkere weerstand waarnemen om de TGF-beta IL-1-afhankelijke remming van de synthese proteglikanov in vergelijking met de vernietiging van proteoglycanen in vivo.

In een studie bij muizen die werden geïnjecteerd op intra-articulaire IL-1 en groeifactoren werd aangetoond dat TGF-bèta significant antagoniseert IL-1 gemedieerde remming van synthese van proteoglycan van gewrichtskraakbeen, terwijl ILC-2 niet in staat dergelijke neutralisering: stimulerende volle potentieel geremd IL-1 zelfs onder de voorwaarde van een hoge concentratie van CMP-2. Het is opmerkelijk dat bij afwezigheid van IL-1 KMP-2 significant gestimuleerd proteoglycansynthese intens dan TGF-beta).

Ook de invloed op de synthese van proteoglycanen, TGF-beta ook grote invloed IL-1 geïnduceerde afname in het gehalte van proteoglycanen in kraakbeen. Misschien neemt, afhankelijk van de relatieve concentratie van IL-1 en TGF-bèta, het gehalte aan proteoglycanen af of toe. Interessant is dat de hierboven beschreven weerstand tegen IL-1 en TGF-beta werden waargenomen in de dikte van het kraakbeen, maar dergelijke effecten bij de randen hondrofitov gewrichtsvlakken. Onderwijs hondrofitov geïnduceerd door TGF (3, waarbij de chondrogene cellen beïnvloedt in het periost, waardoor de ontwikkeling van chondroblasten en afzetting van proteoglycanen. Blijkbaar etihondroblasty niet gevoelig voor IL-1.

Glansbeek HL et al (1998) onderzochten het vermogen van TGF-beta-2 en ILC tegen remming van de synthese van proteoglycanen in de gewrichten artritische muizen zimozanindutsirovannym (d.w.z. "zuivere" model van IL-1-geïnduceerde ontsteking). Intra-articulaire toediening van TGF-bèta aanzienlijk tegengegaan remming van proteoglycan synthese geïnduceerd door ontsteking, terwijl ILC-2 was bijna niet in staat dit tegen IL-1-afhankelijk proces. Herhaalde injecties van TGF-P in de knie van de proefdieren significant gestimuleerd proteoglycansynthese door chondrocyten, bijgedragen tot het behoud van bestaande kraakbeen proteoglycanen atrofische ontsteking, maar niet het ontstekingsproces remmen.

Bij het bestuderen proteoglikansinteziruyuschey chondrocytaire de hand van empirische modellen van osteoartritis bij dieren altijd opgemerkt verhoogde niveaus en stimulatie van de synthese van proteoglycanen in de vroege stadia van OAB Unlike inflammatoire modellen waarin significante remming van synthese waargenomen (IL-1 -zavisimyyprotsess). Verhoogde activiteit van anabole factoren, zoals groeifactoren, waargenomen bij osteoartritis, elimineert werking van suppressor cytokinen zoals IL-1. Onder de groeifactoren is de belangrijkste TGF-bèta; Het is onwaarschijnlijk dat CIC-2 een belangrijke rol speelt in dit proces. Hoewel IGF-1 kan proteoglycansynthese stimuleren in vitro onder omstandigheden in vivo is een eigenschap niet waargenomen bij lokale toediening van IGF-1. Misschien komt dit door het feit dat het endogene niveau van deze groeifactor optimaal is. In de latere stadia van artrose symptomen verschijnen remming van proteoglycan synthese, waarschijnlijk als gevolg van het dominante effect van IL-1 en het falen van groeifactoren tegen het te wijten aan een lagere activiteit.

Analyse van de expressie van groeifactoren bij muizen STR / ORT overeenstemming met spontane osteoartritis vertoonde toename mRNA niveaus van TGF-P en IL-1 in de beschadigde kraakbeen. Opgemerkt moet worden dat de activering van TGF-beta uit de latente vorm een belangrijk element van weefselherstel is. Het begrijpen van de rol van TGF-bèta compliceert de resultaten van de studie van de expressie van TGF-bèta type II-receptoren bij konijnen van de ACL-lijn. Onmiddellijk na de inductie van artrose bleek de niveaus van deze receptoren verminderen, duidt op het ontbreken van signaalfunctie van TGF-bèta. Interessant is dat de receptor deficiënte TGF-bèta-type muizen 11 spontannogoosteoartroza tekens gedetecteerd, waarop ook de belangrijke rol van signaalfunctie van TGF-beta in de verslechtering van kraakbeenherstel en osteoartritis ontwikkeling.

Absolute groeifactoren gehalte in de gewrichten van patiënten met reumatoïde artritis of osteoartritis kunnen indicatief voor hun mogelijke rol in de pathogenese van deze ziekten. Ondanks het feit dat de voegen bij osteoartritis en reumatoïde artritis hebben hoge concentraties van groeifactoren, de aard van afbraak en reparatie beide ziekten zijn totaal verschillend. Er kunnen andere zijn nog niet geïdentificeerde factoren een belangrijke rol in de pathogenese van deze ziekten of andere aspecten van de onderzochte verschijnselen wordt voor afbraak en reparatie weefsels van gewrichten (bijvoorbeeld de expressie van bepaalde receptoren op chondrocyten oppervlak, oplosbare receptoren, bindende eiwitten of onbalans afspelen anabole en destructieve factoren).