Šūnu skrimšļa un augšanas faktoru atjaunošana osteoartrīta patoģenēzē

Ar virzīšanos biotehnoloģijas, jo īpaši klonēšanas tehnoloģijas, nesen intensīvi bagātina sarakstu augšanas faktoriem, kas ir anaboliska faktori ir svarīgi, bet ne pilnīgi skaidrs loma patoģenēzē osteoartrīta.

Pirmā augšanas faktoru grupa, kas tiks apspriesta turpmāk, ir IGF. Tie lielā daudzumā atrodas serumā, tiem piemīt vairākas kopīgas īpašības ar insulīnu. IGF-2 ir raksturīgāks embrionālās attīstības stadijai, bet pieaugušajam IGF-1 ir dominējošs grupas pārstāvis. Abi šīs grupas pārstāvji darbojas, piesaistoties I tipa IGF receptoriem. Ja IGF-2, funkcija ir zināms, vērtība IGF-1 ir noteikts - tas ir spējīgs stimulirvovat proteoglikānu sintēze ar hondrocītu un ievērojami inhibē catabolic procesus locītavu skrimšļu. IGF-1 ir galvenais anaboliskais stimuls proteoglikānu sintēzei ar hondrocīta, kas atrodas serumā un sinovialā šķidrumā. IGF-1 ir svarīgs faktors hondrocītu audzēšanai holērēmijas in vitro modeļu eksperimentālajos modeļos . Tiek ieteikts, ka IGF-1 iekļūst sinoviālajā šķidrumā no asins plazmas. Turklāt parastās hondrocītes rada abus faktorus - IGF-1 un IGF-2 ekspresija ir atrodama sinovialā membrānā un osteoartrīta pacientiem ar skrimšļiem. Parastos skrimšļos IGF-1 nav mitogēnu īpašību, bet tas var stimulēt šūnu proliferāciju bojātā matricā, kas norāda uz piedalīšanos reparatīvajos procesos.

Bioloģiski aktīvās vielas, kas stimulē reparāciju un nomāc baložu skrimšļa degradāciju

• Insulīns
• Gamma-interferons
• Augšanas hormons, androgēni
• Somatomedīni (IPF-1 un -2)
• TGF-beta (audu augšanas faktors)
• Augšanas faktors, kas iegūts no trombocītu skaita
• Galvenais fibroblastu augšanas faktors
• EAF
• Il-1 receptoru antagonists
• TNF-a saistošie proteīni
• Metāla proteāzes saturošu audu inhibitori
• ₂ -makrogloʙulin
• alfa-antitripsīns
• Blusas, makroglobulin
• Pg-antichimotripsīns

The IGF-1 un IGF-2 darbības tiek kontrolēti ar dažādiem IGF saistošiem proteīniem (IGF-SB), kas ir arī ražo ar hondrocītu. IGF-Sa var funkcionēt kā nesēju, un arī piemīt IGF-bloķējošā iedarbība, kas izolēts no locītavu skrimšļa pacienta sosteoartrozom šūnu ražot lieko daudzumu IGF-Sa, kas norāda, ka, bloķējot šos efektus IGF. J. Martel-Pelletier et al (1998) parādīja, ka, lai gan IGF-1 sintēze in skrimšļa osteoartrīta ir nedaudz lielāks nekā hondrocītus reaģēt uz IGF-1 stimulācijai. Izrādījās, ka šī parādība ir saistīta (vismaz daļēji) ar IGF-SB līmeņa paaugstināšanos. IGF-SB ir augsts afinitāte pret IGF un tā ir svarīga biomodulatora darbība. Līdz šim, septiņi veidi pētīta IGF-Sa, regulācijas traucējumi un IGF-SB-3 un IGF-Sa-4 spēlē svarīgu lomu osteoartrīts.

Cita izaugsmes faktoru grupa, kas izraisa dažādu ietekmi uz hondrocītiem, ietver trombocītu izraisītu augšanas faktoru (PDGF), FGF un TGF-beta. Šos faktorus ražo ne tikai hondrocīti, bet arī aktivētais sinovīts. FGF ir gan anaboliskas, gan kataboliskas īpašības atkarībā no salikles skrimšļa koncentrācijas un stāvokļa. PDGF piedalās locītavu skrimšļa VKM homeostāzes uzturēšanā, kam nav acīmredzamas mitogēnas īpašības. Šim augšanas faktoram ir zināma spēja uzlabot proteoglikānu sintēzi un samazināt to degradāciju.

TGF-beta īpaši interesējas par tās lomas izpēti osteoartrīta patoģenēzē. Viņš ir lielas TGF pārmantošanas grupas loceklis, kam ir kopējas funkcionālas un signalizācijas īpašības ar jaunizveidotiem BMP augšanas faktoriem (kaulu morfogēnās olbaltumvielas).

TGF-beta - pleiotropās faktors: no vienas puses, tas ir imūnsistēmu nomācošas īpašības, no otras puses - tas ir hsmotaktiskiem faktors un spēcīgs stimulators fibroblastu proliferāciju. TGF-beta unikālās īpašības ir spēja kavēt fermentu izdalīšanos no dažādām šūnām un būtiski palielināt fermentu inhibitoru (piemēram, TIMP) ražošanu. TGF-beta tiek uzskatīta par svarīgu audu bojājumu regulatoru, ko izraisa iekaisums. Tātad, locītavu skrimšļa audos, TGF-beta būtiski stimulē matricas veidošanos hondrocītos, it īpaši pēc iepriekšējas iedarbības ar šo faktoru. Normāls skrimslis ir nejutīgs pret TGF-beta. Pacientiem ar OA TGF-P stimulē agrerkāna un mazu proteoglikānu ražošanu locītavu skrimsā.

TGF-beta ražo daudzas šūnas, it īpaši hondrocītus. Tas izdalās latentā formā, kas saistīta ar īpašu proteīnu, ko sauc par "ar latenci saistīto proteīnu" (BAL). Disociāciju ar šo olbaltumvielu veic proteāzes, ko lielos daudzumos ražo iekaisušos audos. Neatkarīgi no TGF-beta, ko ražo ar aktivētām šūnām, šī faktora latentais veids ir svarīgs TGF-beta reaģētspējas elements audos pēc vietējiem bojājumiem. TGF-beta ievērojamā daudzumā atrodas sinoviālajā šķidrumā, sinovialā membrānā un osteoartrīta skartās locītavas skrimšļos. In bojāto audu vietām, kur iekaisuma infiltrāti atklātu coexpression TNF un IL-1, turpretim apgabalos ar pazīmēm fibrozi atklāt vienīgi ekspresiju TGF-beta.

Hondrocītu kultūras, kas iegūti no osteoartrīta pacientiem ar TGF-beta, inkubācija izraisa ievērojamu šūnu proteoglikānu sintēzes palielināšanos. Parasto hondrocītu TGF-beta stimulēšana palielina proteoglikānu sintēzi tikai pēc daudzām inkubācijas dienām. Varbūt šoreiz tas ir nepieciešams, lai mainītu fenotipa šūnu reibumā TGF-beta (piemēram, lai mainītu tā saukto sadrumstalošanu proteoglikānu: jaunizveidotie proteoglikānu atrodas tieši ap hondrocītu).

Ir zināms, ka augšanas faktoru, īpaši TGF-beta, sintēzes aktivācija ir nozīmīga saite nieru un aknu fibrozes patoģenēzē, rētu veidošanās brūču dzīšanas laikā. Hondrocītu slodzes palielināšanās in vitro noved pie TGF-beta hiperprodukcijas, bet proteoglikāna sintēzes samazināšanos pēc ekstremitāšu imobilizācijas var izlīdzināt ar TGF-beta. TGF-beta osteofītu veidošanos locītavu marginālajā zonā kā mehānismu, lai pielāgotos izmaiņām slodzē. IL-1, izraisot mērena iekaisuma procesu sinovijās, reaģējot uz locītavu bojājumiem, veicina hondrocītu veidošanos ar modificētu fenotipu, kas rada pārmērīgu daudzumu.

Atkārtota vietējās injekcijas rekombinantā TGF-beta augstas koncentrācijas rezultātā attīstību osteoartrīta pelēm C57B1 līnijā - veidošanos osteophytes, kas ir raksturīga cilvēka osteoartrīts, un proteoglikānu ievērojamu zaudēšanu "viļņveida robežu" teritorijā.

Izprast lieko TGF-beta ir zināms, lai mainītu skrimšļus, jāatzīmē, ka iedarbība uz TGF-P inducē raksturīga fenotipa hondrocītu maiņa apakšklase sintezēto proteoglikānu un pārkāpšanu normālas integrācijas ECM komponentu. Un IGF-1 un TGF-beta stimulē sintēzi proteoglikānu hondrocītos kultivētas in algināts, bet tā arī izraisa tā sauktos sadrumstalošanu proteoglikānu. Bez tam tika konstatēts, ka TGF-beta uzlabo kollagenâze-3 (MMP-13) aktivētos hondrocītu kas atšķiras no vispārējās koncepcijas TGF-beta kā faktoru, kas pretēji samazina atbrīvošanu destruktīvu proteāzes. Lai gan nav zināms, vai TGF-beta inducētā MMP-13 sintēze ir iesaistīta OA patoģenēzē. TGF-beta ir ne tikai stimulē GAG sintēzi, bet arī veicina to nogulsnēšanās saites un cīpslas, palielinot stīvumu un samazinot kustību locītavās.

CIP ir TGF-beta pārmantotāju grupas dalībnieki. Dažiem no tiem (CML-2, CML-7 un CMS-9) ir īpašība stimulēt proteoglikānu sintēzi, izmantojot hondrocītus. CMP iedarbojas, saistot to ar specifiskiem receptoriem uz šūnu virsmas; TGF-beta un CMS signalizācijas ceļi ir nedaudz atšķirīgi. Tāpat kā TGF-beta, signāls no CMP tiek pārraidīts caur serīna / treonīna kināzes I un II tipa receptoru kompleksu. Šajā kompleksā II tipa receptoru irrans-fosforilē un aktivizē I tipa receptoru, kas pārraida signālu uz signālu molekulas, kuras sauc par Smad. Pēc smad signāla saņemšanas tie ātri fosforilē. Tagad ir zināms, ka Smad-1, -5 un -8 tiek fosforilēti CMP signāla ceļā, kā arī Smd-2 un Smad-3 TGF-beta signalizācijas ceļā. Tad nosaukts Smads ir saistīts ar Smad-4, kas ir kopīgs visiem TGF-beta pārmantotāju pārstāvjiem. Šis fakts paskaidro, ka TGF-beta pārmantojamās grupas dalībnieki ir savstarpēji funkcionējoši, kā arī TGF-beta un CMS signalizācijas ceļu savstarpēja inhibīcija, konkurējot par kopējām sastāvdaļām. Ne tik sen bija identificēta cita Smad proteīnu klase, kuru pārstāv Smads-6 un -7. Šīs molekulas darbojas kā TGF-beta un CML signalizācijas ceļu regulatori.

Neskatoties uz to, ka stimulējošo ietekmi Komisijai uz ilgu laiku, tad sintēze proteoglikānu, ir pazīstama ar savu lomu funkciju locītavu skrimšļa regulēšanas joprojām pretrunīga, jo labi zināms spējas izraisīt dedifferentiation no IL šūnu stimulēt pārkaļķošanās un kaulu veidošanos. M. Enomoto-Iwamoto un kolēģiem (1998) ir pierādījuši, ka ir nepieciešama mijiedarbība ar IL II IL-tipa receptoru, lai saglabātu diferencētu fenotipa hondrocītu un kontroles proliferācija un hipertrofija. Saskaņā ar LZ Sailor et al (1996), IL-2 atbalsta hondrocītu fenotipu kultūrā 4 nedēļas, neradot hipertrofiju. KMP-7 (identisks osteogēnais proteīns-1) atbalsta ilgu nobriedusi hondrocītu fenotipa skrimšļa kultivētas in algināta.

Introduction KMP-2 un -9 peļu ceļa locītavas 300% paaugstināts sintēzi proteoglikānu, kas ir ievērojami lielāks nekā TGF-beta. Tomēr stimulējošais efekts izrādījās īslaicīgs, un pēc dažām dienām sintēzes līmenis atgriezās sākotnējā. TGF-beta izraisīja ilgāku stimulāciju sintēzi proteoglikānu, kas, iespējams, saistīts ar autoindukciju TGF-beta un sensibilizāciju hondrocītu uz šo faktoru.

TGF-beta ir atbildīgs par veidošanās hondrofitov, kas var tikt uzskatīta par nevēlamu ietekmi tās darbības, KMP-2 arī veicina veidošanos hondrofitov, bet citās locītavu malas daļu (galvenokārt augšanas plate).

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

Skrimšļa morfogēnie proteīni

Kapsulas morfogēnie proteīni (XMP-1 un -2) ir vēl viens pārcilvēka TGF-beta pārstāvis, kas nepieciešams ekstremitāšu veidošanās laikā, lai izveidotu skrimšļa audus. HMP-1 gēna mutācija izraisa hondrodisplāzi. Iespējams, ka KMP ir vairāk selektīvs profilējums ar skrimšļiem. Neskatoties uz to, ka TGF-beta, un Komisija var veicināt hondrocītus, tie var darboties arī pēc daudzām citām šūnām, tāpēc to izmantošana skrimšļu var papildināt ar blakusparādībām. Abu veidu CMP ir atrodami veselīgu locītavu skrimšļos, kurus skārusi osteoartroze, tie veicina locītavu skrimšļa ECM atjaunošanu pēc fermentatīvas noārdīšanās, atbalstot normālu fenotipu.

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

Augšanas faktoru sinerģisms

Viens augšanas faktors spēj izraisīt sevi, kā arī citus augšanas faktorus, šī mijiedarbība ir smalki regulēta. Piemēram, FGF kopā ar citiem augšanas faktoriem nodrošina efektīvāku locītavu skrimšļa labošanu pēc traumatiskas defekta. IGF-1 kopā ar TGF-beta būtiski stimulē normālu hondrocītu fenotipu, kad tos audzē in vitro. Tika pierādīts, ka TGF-beta traucē IGF-1 un IGF-SB ražošanu, kā arī dezofosforilē IGF-1 receptoru, stimulē IGF-1 saistīšanu. Pelnu veselajos skrimšļos tika novērots IGF-1 sinerģisms ar daudziem augšanas faktoriem. Tomēr vieglo Hondrocītu reakciju IGF-1 nevar izlīdzināt, izmantojot kombinācijā ar citiem augšanas faktoriem.

Anabolisko un destruktīvo citokīnu mijiedarbība

Augšanas faktori liecina par sarežģītu mijiedarbību ar IL-1. Piemēram, hronkocītu pirmsiedarbība FRF palielina proteāžu izdalīšanos pēc IL-1 iedarbības; varbūt tas ir saistīts ar IL-1 receptoru ekspresijas palielināšanos. PDGF stimulē IL-1-atkarīgu atbrīvošanu proteāzēm, bet tas samazina IL-1 mediētu inhibīciju, proteoglikānu sintēzi. Tas var nozīmēt, ka daži augšanas faktori vienlaicīgi var stimulēt skrimšļu labošanas procesu un veicina tā iznīcināšanu. Citu augšanas faktori, piemēram, IGF-1 un TGF-P, stimulē sintēzi locītavas matricas un nomāc IL-1 izraisītas degradācijas locītavu skrimšļa, t.i. To darbība ir saistīta tikai ar audu remontu. Šāda mijiedarbība nav atkarīga no hondrocītu IL-1 iepriekšējas ekspozīcijas. Interesanti, kinētika IL-1 un TGF-beta var būt dažāda ietekme: spēja TGF-beta, lai kavētu degradāciju locītavas skrimšļa vērtība tiek samazināta līdz lēnas darbības timp mRNS. No otras puses, HNOC un N0 līmenis palielinās, ja TGF-beta nav. Ņemot vērā NO-atkarīgo nomācoša ietekme IL-1 uz proteoglikānu sintēzi hondrocītos, mēs varam izskaidrot, kāpēc mēs novērot daudz spēcīgāku pretestību TGF-beta IL-1 atkarīgu inhibīciju sintēzes proteglikanov salīdzinot ar iznīcināšanu proteoglikānu in vivo.

In pētījumā pelēm, kas tika injicēts iekšienē articularly IL-1 un augšanas faktori, ir pierādīts, ka TGF-beta ievērojami antagonizes IL-1 mediētu inhibīciju, proteoglikānu sintēzi locītavu skrimšļu, tā kā IL-2 ir nav spējīgs no šāda pretdarbība: stimulējošas savu potenciālu inhibē IL-1 pat tad, ja ir augsta CMP-2 koncentrācija. Jāatzīmē, ka, ja nav IL-1 KMP-2 ievērojami stimulē GAG sintēzi intensīva nekā TGF-beta).

Arī ietekme uz sintēzi proteoglikānu, TGF-beta arī būtiski ietekmēt IL-1 izraisīta samazināšanos saturu proteoglikānu skrimšļa. Iespējams, atkarībā no IL-1 un TGF-beta relatīvās koncentrācijas proteoglikānu saturs samazinās vai palielinās. Interesanti, ņemot vērā iepriekš aprakstīto rezistence pret IL-1 un TGF-beta novēroja biezuma skrimšļa, bet nav šādu ietekmi, kas atrodas malām hondrofitov locītavu virsmām. Izglītība hondrofitov izraisa IVV (3, kas iedarbojas uz chondrogenic šūnas periosta, izraisot attīstību hondroblasti un nosēdumiem proteoglikānu. Acīmredzot, etihondroblasty nav jutīgi pret IL-1.

HL Glansbeek et al (1998) pētīja spēju TGF-beta-2 un ILC apkarot to inhibīciju sintēzes proteoglikānu locītavās no artrītisko mice zimozanindutsirovannym (t.i., "tīrs" modelis no IL-1-izraisot iekaisumu). Intraartikulārai of TGF-beta ievērojami neitralizēta inhibīciju, proteoglikānu sintēzi, ko izraisa iekaisuma, bet IL-2 bija gandrīz nespēj novērstu šo IL-1-atkarīgs process. Atkārtota injekcijas TGF-P ceļgala izmēģinājumu dzīvnieku ievērojami stimulē GAG sintēzi hondrocītos, veicināja saglabāšanai esošo skrimšļa proteoglikānu atrofiska iekaisums, bet neinhibē iekaisuma procesu.

Pētot proteoglikansinteziruyuschey hondrocītu funkciju, izmantojot eksperimentālus modeļus osteoartrīta dzīvniekiem vienmēr ir atzīmēts paaugstināts un stimulāciju sintēzi proteoglikānu sākumposmā no OAB Atšķirībā no iekaisuma modeļos, kurā tiek ievērots ievērojams nomākšana sintēzes (IL-1 -zavisimyyprotsess). Palielināts aktivitāte anabolisko faktoriem, ieskaitot augšanas faktoriem, ir novērota osteoartrīta, novērš darbību suppressor citokīnu, piemēram, IL-1 sekrēciju. Starp augšanas faktoriem vissvarīgākais ir TGF-beta; Šajā procesā maz ticams, ka CIC-2 spēlē nozīmīgu lomu. Kaut IGF-1 spēj stimulēt GAG sintēzi in vitro apstākļos in vivo, ir īpašums nav novērotas ar vietējām piemērošanas IGF-1. Varbūt tas ir saistīts ar faktu, ka šī augšanas faktora endogēnā koncentrācija ir optimāla. Jo vēlīnā osteoartrīta simptomu parādīsies inhibīciju proteoglikānu sintēzi, iespējams, sakarā ar dominējošo ietekmi IL-1 un neveiksmes augšanas faktoru to neitralizē dēļ zemāku aktivitāti.

Analīze ekspresijas augšanas faktoru pelēm STR / ORT līnija ar spontānu osteoartrīta parādīja palielināt mRNS līmeņus TGF-P un IL-1 in cietušās skrimšļa. Jāatzīmē, ka TGF-beta aktivizēšana no latentā formas ir svarīgs audu remonta elements. Izpratne nozīme TGF-beta sarežģī pētījuma rezultāti ekspresiju TGF-beta receptora II tipa tādās ACL līnijas trušiem. Tūlīt pēc tam, kad tika konstatēts, indukcijas osteoartrīta, lai samazinātu līmeņus šiem receptoriem, norādot trūkumu signalizācijas funkciju TGF-beta. Interesanti, Deficītais receptoru TGF-beta 11-tipa pelēm spontannogoosteoartroza pazīmes ir atklātas, kas norāda arī ir liela nozīme signalizācijas funkciju TGF-beta, izraisot skrimšļu bojājumu ārstēšanai un osteoartrīta attīstību.

Absolute augšanas faktori saturs locītavās pacientu ar reimatoīdo artrītu vai osteoartrīta var norādīt to iespējamo lomu patoģenēzē šīm slimībām. Tomēr, neskatoties uz to, ka savienojumi ar osteoartrītu un reimatoīdā artrīta ir augsta koncentrācija augšanas faktoru, raksturs degradāciju un remonta abām šīm slimībām ir pilnīgi atšķirīgs. Var būt arī citi, jo vēl nav identificēti faktori spēlē lielu lomu patoģenēzē šo slimību, vai citiem aspektiem parādību tiek pētīts, tiek noteikts degradāciju un remontam audos locītavām (piemēram, izteiksme noteiktu receptoru hondrocītu virsmas, šķīstošie receptoriem, saistošiem proteīniem vai balansa anaboliskie un destruktīvie faktori).