Поправак зглобних хрскавица и фактора раста у патогенези остеоартритиса

Са напретком биотехнологије, посебно у технологији клонирања, недавно интензивно обнавља листу фактора раста, који, пошто су анаболички фактори су важни, али не сасвим јасно улогу у патогенези остеоартритиса.

Прва група фактора раста, о којима ћемо размотрити у наставку, су ИГФ. У великим количинама налазе се у серуму, имају неколико заједничких особина са инсулином. ИГФ-2 је карактеристичнија за ембрионалну фазу развоја, док је ИГФ-1 доминантна група представника код одрасле особе. Оба представника ове групе дјелују везивањем за И тип ИГФ рецептора. Ако ИГФ-2, функција непозната, утврђена вредност ИГФ-1 - то је способна стимулирвоват синтеза протеогликана хондроцити и знатно инхибирати катаболицке процесе у зглобне хрскавице. ИГФ-1 је главни анаболички стимулус за синтезу протеогликана хондроцитима, присутним у серуму и синовијалној течности. ИГФ-1 је важан фактор за култивацију хондроцита у експерименталним моделима ин витро модела холеремије . Предлаже се да ИГФ-1 улази у синовијалну течност из крвне плазме. Поред тога, нормални хондроцити производе оба фактора - експресија ИГФ-1 и ИГФ-2 се налази у синовијалној мембрани и хрскавици пацијената са остеоартритисом. У нормалној хрскавици, ИГФ-1 нема митогене особине, али може стимулирати пролиферацију ћелија у оштећеном матриксу, што указује на учешће у репаративним процесима.

Биолошки активне супстанце које стимулишу репарацију и смањују деградацију зглобне хрскавице

• Инсулин
• Гамма-интерферон
• Хормон раста, андрогени
• Соматомедини (ИПФ-1 и -2)
• ТГФ-бета (фактор раста ткива)
• Фактор раста изведен је од тромбоцита
• Главни фактор раста фибробласта
• ЕФР
• Ил-1 рецепторски антагонист
• ТНФ-а-везујући протеини
• Инхибитори ткива металопротеазама
• ₂ -макроглоʙулин
• алфа-антитрипсин
• Буве, макроглобулин
• Пг-антихимотрипсин

Поступци ИГФ-1 и ИГФ-2 контролишу различити ИГФ-везујући протеини (ИГФ-СБ), који су такође произведени хондроцитима. ИГФ-Са може да функционише као носач, и такође поседују активност ИГФ-блокирање узетог од зглобне хрскавице пацијената состеоартрозом ћелија произвести вишак количине ИГФ-Са, што указује да блокирање ове ефекте ИГФ. Ј. Мартел-Пеллетиер ет ал (1998) су показали да, иако ИГФ-1 синтезу ин хрскавице код остеоартритиса повећава незнатно Хондроцити реагују на ИГФ-1 стимулације. Испоставило се да је ова појава повезана (барем дјеломично) са повећањем нивоа ИГФ-СБ. ИГФ-СБ има висок афинитет за ИГФ и представља важан биомодулатор своје активности. До данас је проучавано седам врста ИГФ-СБ, поремећај ИГФ-СБ-3 и ИГФ-СБ-4 регулација игра важну улогу у остеоартритису.

Друга категорија фактора раста која показују различите ефекте на хондроците укључују тромбоцитни фактор раста (ПДГФ), ФГФ и ТГФ-бета. Ови фактори не производе само хондроцити, већ и активирани синовитис. ФГФ има и анаболичке и катаболичке особине у зависности од концентрације и стања умјетне хрскавице. ПДГФ учествује у одржавању хомеостазе ВКМ за артичну хрскавицу, без очигледних митогених особина. За овај фактор раста позната је могућност повећања синтезе протеогликана и смањења њихове деградације.

ТГФ-бета је од посебног интереса у смислу проучавања његове улоге у патогенези остеоартритиса. Члан је великог ТГФ суперфамилија, има уобичајене функционалне и сигналне особине са новооткривеним факторима раста БМП (кост морфогенетских протеина).

ТГФ-бета-плеиотропни фактор: с једне стране, има имуносупресивна својства, са друге - то је хемотактички фактор и снажан стимулатор пролиферације фибробласта. Јединствена својства ТГФ-бета су способност да инхибирају ослобађање ензима из различитих ћелија и значајно повећавају производњу инхибитора ензима (нпр. ТИМП). ТГФ-бета се сматра важним регулатором оштећења ткива услед запаљења. Дакле, у ткиву зглобне хрскавице, ТГФ-бета значајно стимулише производњу матрице хондроцитима, нарочито након претходне изложености овом фактору. Нормална хрскавица је неосетљива на ТГФ-бета. Код пацијената са ОА, ТГФ-П стимулише производњу агрегана и малих протеогликана у зглобној хрскавици.

ТГФ-бета производи мноштво ћелија, посебно хондроцита. Објављује се у латентном облику повезаном са посебним протеином који се назива "протеин повезан са латенцијом" (БАЛ). Дисоцијацију са овим протеином врше протеазе, које се производе у великим количинама у запаљеним ткивима. Осим ТГФ-бета, који се производи активираним ћелијама, латентни облик овог фактора је важан елемент реактивности ТГФ-бета у ткиву након локалног оштећења. ТГФ-бета у значајној количини је садржана у синовијалној течности, синовијалној мембрани и хрскавици зглоба погођеног остеоартритисом. У оштећених места на ткиву где постоје инфламаторни инфилтрати детектују цоекпрессион ТНФ и ИЛ-1, док је у подручјима са знацима фиброзе детектује само експресију ТГФ-бета.

Инкубација културе хондроцита добијених од пацијената са остеоартритисом са ТГФ-бета узрокује значајно повећање синтезе протеогликана од стране ових ћелија. Стимулација ТГФ-бета нормалних хондроцита узрокује повећање синтезе протеогликана тек после много дана инкубације. Можда овај пут је потребно да се промени фенотип ћелија под утицајем ТГФ-бета (нпр, да се промени тзв секторизацију протеогликане: новоформиране протеогликане се налази само око хондроцита).

Познато је да је активација синтезе фактора раста, нарочито ТГФ-бета, важна веза у патогенези фиброзе бубрега и јетре, формирање ожиља током зарастања рана. Повећање оптерећења хондроцита ин витро доводи до хиперпродукције ТГФ-бета, док се смањење синтезе протеогликана након имобилизације удова може изравнати од стране ТГФ-бета. ТГФ-бета индукује формирање остеофита у маргиналној зони зглобова као механизам прилагођавања промјенама у оптерећењу. ИЛ-1, узрокујући умерени инфламаторни процес у синовији у одговору на оштећење зглоба, промовише формирање хондроцита са модификованим фенотипом, који производе претерану количину.

Поновљено локална ињекција рекомбинантног ТГФ-бета у високим концентрацијама довеле до развоја остеоартритиса код мишева Ц57Б1 складу - формирањем остеофити, што је карактеристика људске остеоартритиса, и значајног губитка протеогликане у "таласаста граничној" области.

Да би разумели вишак ТГФ-бета се зна да промени хрскавице, треба напоменути да је изложеност ТГФ-П индукује карактеристичан фенотип хондроцита цханге поткласе синтетизованих протеогликане и кршење нормалног интеграције ЕЦМ компоненти. И ИГФ-1 и ТГФ-бета стимулише синтезу протеогликане хондроцити култивисане у алгината, али касније такође изазива такозване испарцелисан протеогликане. Поред тога, установљено је да ТГФ-бета појачава колагеназе-3 (ММП-13) у активираним хондроцитима која одступа од општег концепта ТГФ-бета као фактор који обратно смањује ослобађање деструктивних протеаза. Иако није познато да ли је синтеза индуковане ТГФ-бета ММП-13 укључена у патогенезу ОА. ТГФ-бета није само стимулише протеогликана синтезу, али и доприноси њиховом депоновања у лигамената и тетива, повећава крутост и смањење обима покрета у зглобовима.

ЦИП су чланови ТГФ-бета суперфамилиа. Неке од њих (ЦМЛ-2, ЦМЛ-7 и ЦМС-9) имају својство стимулисања синтезе протеогликана хондроцитима. ЦМП врше своје ефекте везивањем за специфичне рецепторе на површини ћелије; сигнални путеви ТГФ-бета и ЦМС су нешто другачији. Као и ТГФ-бета, сигнал од ЦМП се преноси преко комплекса рецептора серина / треонин киназа типа И и ИИ. У овом комплексу, рецептор типа ИИ истранс-фосфорилише и активира рецептор типа И, који преноси сигнал сигналним молекулима под називом Смад. Након што примају Смад сигнал, они се брзо фосфорилишу. Сада је познато да су Смад-1, -5 и -8 фосфорилисани у сигналном путу ЦМП-а, и Смд-2 и Смад-3 у ТГФ-бета сигналном путу. Тада је име Смад повезано са Смад-4, што је заједничко за сигнализацијске путеве свих представника ТГФ-бета суперфамилиа. Ова чињеница објашњава присуство унакрсних функција у члановима суперфамилије ТГФ-бета, као и феномен обостране инхибиције сигналних путева ТГФ-бета и ЦМС конкуренцијом за уобичајене компоненте. Не тако давно, идентификована је још једна класа смада беланчевина Смад-6 и -7. Ови молекули дјелују као регулатори сигналних путева ТГФ-бета и ЦМЛ.

Упркос чињеници да је стимулативно дејство на Комисији дуже време, синтеза протеогликане су познати по својој улози у регулисању функција зглобне хрскавице остаје контроверзна због познате способности да индукује дедиференцијација оф ИЛЦ ћелија стимулише формирање калцификација и кости. М. Еномото-Ивамото и сарадници (1998) су показали да је интеракција са ИЛЦ ИЛЦ-тип ИИ рецептора је потребна за одржавање диференцирано фенотип хондроцитима и контролу њиховог пролиферације и хипертрофије. Према ЛЗ Саилору и коаутори (1996), ЦмП-2 подржава фенотип хондроцита у култури 4 недеље без изазивања хипертрофије. ЦМП-7 (идентичан остеогеничком протеину-1) дуго је задржао фенотип зрелих хондроцита зглобне хрскавице које се култивишу у алгинату.

Увођење КМП-2 и -9 у колне зглобове мишева повећало је синтезу протеогликана за 300% и знатно више од ТГФ-бета. Међутим, стимулативни ефекат се показао привременим, а након неколико дана ниво синтезе се вратио на првобитни. ТГФ-бета је проузроковала дужу стимулацију синтезе протеогликана, што је вјероватно последица аутоиндукције ТГФ-бета и сензитизације хондроцита на овај фактор.

ТГФ-бета је одговоран за формирање хондрофитов која се може сматрати нежељених ефеката његовог деловања, КМП-2 такође промовише формирања хондрофитов, али у другој артицулар ивични део (углавном у плочи раста).

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

Морфогенетски протеини хрскавице

Хрскавице морфогенетско протеини (ЦМП-1 и -2) - још једна Представници суперфамили ТГФ-бета неопходан за формирање хрскавице у периоду развоја екстремитета. Мутација гена ХМП-1 узрокује хондродизплазију. Можда КМП има селективнију профилу оријентисан ка хрскавици. Упркос чињеници да су ТГФ-бета и ЦМЛ способни да стимулишу хондроците, они могу деловати на многим другим ћелијама, тако да њихова употреба за поправку хрскавице може бити праћена нежељеним ефектима. Обе врсте ЦМП-а налазе се у хрскавици здраве зглобове погођене остеоартрозом, доприносе поправци ЕЦМ-а умрежене хрскавице након ензимске деградације, подржавајући нормалан фенотип.

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

Синергизам фактора раста

Један фактор раста је способан да се индуцира, као и други фактори раста, ова интеракција је фино регулисана. На пример, ФГФ заједно са другим факторима раста обезбеђује ефикасније поправљање зглобне хрскавице након трауматског дефекта. ИГФ-1 заједно са ТГФ-бета значајно индукује нормални фенотип хондроцита када су култивисани ин витро. Показало се да ТГФ-бета омета производњу ИГФ-1 и ИГФ-СБ, а такође депхоспхорилатес ИГФ-1 рецептор, стимулише везивање ИГФ-1. У интактним хрскавицама мишева примећен је синергизам ИГФ-1 са многим факторима раста. Међутим, благе реакције хондроцита у ИГФ-1 не могу се нивелисати користећи у комбинацији са другим факторима раста.

Интеракција анаболичких и деструктивних цитокина

Фактори раста показују сложену интеракцију са ИЛ-1. На пример, претходно излагање хондроцитима у ФРФ повећава ослобађање протеаза након излагања ИЛ-1; можда је то због повећања експресије ИЛ-1 рецептора. ПДГФ стимулише ИЛ-1-зависну ослобађање протеаза, али смањује ИЛ-1 посредоване инхибиције протеогликана синтезе. Ово може значити да неки фактори раста могу истовремено стимулисати процес поправке хрскавице и допринијети његовом уништењу. Посредована деградација зглобне хрскавице, тј други фактори раста, као што ИГФ-1 и ТГФ-П, стимулишу синтезу зглобне матрице и инхибирају ИЛ-1 њихова активност је повезана само са поправком ткива. Таква интеракција не зависи од пре излагања хондроцитима ИЛ-1. Занимљиво је кинетика ИЛ-1 и ТГФ-бета могу бити различити ефекти: способност ТГФ-бета да инхибирају деградацију зглобне хрскавице умањује до спорог деловања ТИМП мРНК. Са друге стране, постоји повећање нивоа хНОЦ и Н0 у одсуству ТГФ-бета. С обзиром на НО-зависно супресујуће ефекте ИЛ-1 на протеогликана синтезе хондроцитима, можемо објаснити зашто посматрамо много већу отпорност на ТГФ-бета ИЛ-1-зависну инхибицију синтезе протегликанов поређењу са уништењем протеогликане ин виво.

У студији код мишева, које су биле ињектиране интра-артицуларли ИЛ-1 и фактора раста је показала да ТГФ-бета значајно антагонизира ИЛ-1 посредоване инхибиције протеогликана синтезу зглобне хрскавице, док ИЛЦ-2 није способан за такво деловање против: стимулативан пуног потенцијала инхибирао ИЛ-1 чак и под условом високе концентрације ЦМП-2. Важно је напоменути да у одсуству ИЛ-1, ЦМЛ-2 стимулише синтезу протеогликана много више од ТГФ-бета).

Такође утицај на синтезу протеогликане, ТГФ-бета такође значајно утичу на ИЛ-1-индуковану смањење садржаја протеогликане у хрскавице. Можда, зависно од релативне концентрације ИЛ-1 и ТГФ-бета, садржај протеогликана се смањује или повећава. Занимљиво, забележено горе описани отпор ИЛ-1 и ТГФ-бета у дебљини хрскавице, али не такви ефекти неар ивицама хондрофитов зглобова површине. Образовање хондрофитов изазвана ТГФ (3, што утиче на цхондрогениц ћелије периостеума, узрокујући развој цхондробластс и таложење протеогликане. Очигледно, етихондробласти нису осетљиви за ИЛ-1.

ХЛ Глансбеек ет ал (1998) студирао способност ТГФ-бета-2 и КМП компензовао инхибицију синтезе протеогликане у зглобовима од артритиса мишева зимозаниндутсированним (тј "чист" модел ИЛ-1-индуковане инфламације). Интра-зглобног примена ТГФ-бета знатно сузбити инхибицију протеогликана синтезе изазваном инфламацијом, док ИЛЦ-2 је готово неспособна супротстави овај процес ИЛ-1-зависни. Поновљене ињекције ТГФ-П у колену тестираних животиња знатно стимулисало протеогликана синтезу хондроцити, допринео очувању постојећих хрскавице протеогликане атрофични инфламације, али не инхибира запаљенски процес.

Током студија протеогликансинтезируиусцхеи хондроцита функције коришћењем модела експерименталног остеоартритиса код животиња одувек напоменути повишене нивое и стимулацију синтезе протеогликане у раним фазама ОАБ разлику инфламаторних модела у којој је посматраним значајна инхибиција синтезе (ИЛ-1 -зависимиипротсесс). Повећана активност анаболичких фактора, укључујући факторе раста, уочено код остеоартритиса, елиминише деловање супресор цитокина као што су ИЛ-1. Међу факторима раста, најважније је ТГФ-бета; ЦИЦ-2 вероватно неће играти значајну улогу у овом процесу. Иако ИГФ-1 је у стању да стимулише протеогликана синтезу ин витро, во услови ин виво је својство није примећен са локалном применом ИГФ-1. Можда је то због чињенице да је ендогени ниво овог фактора раста оптималан. У каснијим фазама симптома остеоартритиса појављује инхибиција протеогликана синтезе, вероватно због доминантном деловању ИЛ-1 и неуспеха фактора раста спречавају га због нижег активности.

Анализа експресије фактора раста код мишева СТР / ОРТ линија са спонтаним остеоартритисом показали повећање нивоа мРНК ТГФ-П и ИЛ-1 у повређеном хрскавице. Треба напоменути да је активација ТГФ-бета из латентног облика важан елемент поправке ткива. Разумевање улоге ТГФ-бета компликује Резултати студије експресију ТГФ-бета рецептор типа ИИ у АЦЛ линије зечевима. Одмах након индукције остеоартритиса откривен је смањен ниво ових рецептора, што указује на недовољну сигналну функцију ТГФ-бета. Занимљиво неуредним рецептор ТГФ-Бета 11 типова мишева спонтанногоостеоартроза знаци се детектују, који такође указује на важну улогу функцију ТГФ-бета сигнални у погоршања хрскавице поправке и развоја остеоартритиса.

Влажност фактори раста у зглобовима пацијената са реуматоидним артритисом или остеоартритиса могу бити индикативни њихове могуће улоге у патогенези ових болести. Међутим, упркос чињеници да су спојеви у остеоартритис и реуматоидни артритис имају високу концентрацију фактора раста, природа деградације и поправку у обе болести су потпуно различити. Могу постојати и други још неидентификоване фактори играју важну улогу у патогенези ових обољења или других аспеката феномена се проучава се одређује за деградацију и поправке у ткивима зглобова (нпр експресија одређених рецептора на хондроцитима површину, растворљиви рецептори, везујући протеини или дебаланс анаболички и деструктивни фактори).