Rolle af krystalaflejring i patogenese af slidgigt

Hos 30-60% af patienter med slidgigt detekteres krystaller af basisk calciumphosphat (OFC) i ledvæske. Ifølge A. Swan et al (1994), calciumholdige krystaller er i synovialvæsken fra et langt større antal patienter med slidgigt, men på grund af en for lille størrelse af krystallerne eller lille mængde, kan de ikke identificeres ved konventionelle teknikker. Tilstedeværelsen af basiske calciumphosphatkrystaller i synovialvæsken korrelerer med radiologiske fund af ledbrusk degeneration, og er forbundet med et stort volumen ekssudat i sammenligning med effusion i knæleddene uden krystaller. En undersøgelse af faktorer, der påvirker radiografisk progression gonarthrosis viste, at aflejring af krystaller af calciumpyrophosphat-dihydrat (PFKD) er en indikator for negativ klinisk og radiologisk resultat. I undersøgelsen af ældre patienter fandt, at osteoarthritis er forbundet med chondrocalcinosis, især i den laterale tibiofemoralnom afdeling af knæleddet, og de første tre af de metacarpophalangeal leddene. Ofte, hos patienter med slidgigt detekteres begge typer krystaller - OFC og PFCD.

Klinisk adskiller degenerationen af ledbrusk, der er forårsaget af aflejringen af calciumholdige krystaller, fra den i primær artrose. Hvis krystallerne var en simpel epifenomenon af bruskdegeneration, ville de findes i led, som oftest er ramt af primær artrose, dvs. I knæ, hofte, små led i hænderne. Tværtimod påvirker sygdommen ved aflejring af krystaller oftere atypisk for de primære osteoartrose leddene - skulder, håndled, ulnar. Tilstedeværelsen af krystaller i leddet (exudat) væske er forbundet med en mere alvorlig degenerering af ledbrusk. Spørgsmålet om, hvad der er årsagen, og hvad der er konsekvensen er aflejring af krystaller eller degenerering af brusk. Mellemliggende position antages af følgende antagelse: Den primære anomali af bruskmetabolisme fører til dens degeneration, og den sekundære afsætning af krystaller accelererer dens nedbrydning (den såkaldte amplifikationssløjfeteori).

Den nøjagtige mekanisme for beskadigelse af ledbrusk med calciumholdige krystaller er ikke kendt, dets individuelle elementer er angivet nedenfor. Teoretisk kan calciumholdige krystaller direkte skade chondrocytter. Men med histologisk undersøgelse er krystallerne sjældent lokaliseret nær chondrocytterne, de bliver endnu mindre ofte absorberet af dem. Den mest sandsynlige er phagocytose af krystallerne af cellerne i den synoviale foring efterfulgt af frigivelsen af proteolytiske enzymer eller sekretionen af cytokiner, som stimulerer frigivelsen af enzymer af chondrocytter. Dette koncept bekræftes ved undersøgelsen af rollen som PFCD-induceret synovitis i udviklingen af hurtigt fremskreden slidgigt i pyrophosphat artropati. I dette studie modtog kaniner med slidgigt, der blev induceret ved delvis lateral meniscetektomi, calciumphosphatdihydrat (1 eller 10 mg) en gang om ugen i højre knæled. Det viste sig, at efter 8 injektioner i højre knæled var der signifikant mere alvorlige ændringer i forhold til den venstre. Intensitet af synovial inflammation var korreleret med intraartikulær injektion af calcium pyrophosphatkrystaller dihydrat og deres dosis. På trods af det faktum, at doserne af PFCD-krystaller anvendt i denne undersøgelse overstiger dem in vivo, viser resultaterne rollen som PFCD-induceret inflammation i fremdriften af slidgigt i pyrophosphat artropati.

Potentielle mekanismer for calciumholdig krystalfremkaldende skade på ledbrusk er forbundet med deres mitogene egenskaber, evnen til at inducere MMP og stimulere syntesen af prostaglandiner.

Mitogen virkning af calciumholdige krystaller. I krystallosocierede arthropater observeres ofte proliferation af synoviale foringsceller, og krystallerne selv er kun delvist ansvarlige for denne proces. En stigning i antallet af synoviale celler ledsages af øget sekretion af cytokiner, som fremmer chondrolyse og forårsager sekretionen af proteolytiske enzymer. OFC krystaller i koncentrationer detekteret i patologien af leddene i en human dosisafhængigt stimulerede mitogenese- kulturer hvilende hudfibroblaster, synoviale fibroblaster hunde og mus. Krystaller af calciumpyrophosphatdihydrat, urat, sulfat, carbonat og om calciumphosphat stimulerer cellevækst. Start og aktivere peak ( ³ H) -thymidininkorporering, inducerede disse krystaller opvejes af 3 timer sammenlignet med serum stimulering af blodlegemer. Måske er denne tidsperiode nødvendig for fagocytose og opløsning af krystallerne. Tilsætningen af kontrolkrystaller af samme størrelse (fx diamantstøv eller latexpartikler) stimulerede ikke mitogenese. Krystaller af natriumsaltet urat monohydrat har svage mitogene egenskaber og høj grad ringere end calcium urat, hvilket indikerer vigtigheden af mitogenese i calciumindhold i krystallerne. Syntetiske krystaller OFC besidder de samme mitogene egenskaber som krystaller opnået fra patienter med kondrocalcinose. Calcium krystaller mitogen virkning var ikke resultatet af forøgelse af calciumindholdet i mediet omgiver cellen in vitro, som det vigtigste ved at opløse calciumphosphatkrystaller i mediet stimulerede ikke inkorporering af ( ³ H) -thymidin fibroblaster.

En af de foreslåede mekanismer FCS-induceret mito genese er følgende: den abnorme proliferation af synovialceller kan være forbundet (i det mindste delvist) med endocytose og intracellulær opløse krystallerne, hvilket fører til en stigning i koncentrationen af Ca ²⁺ i cellecytoplasmaet og aktiveringen af calcium-måde hvilket fører til mitogenese. Til støtte for dette koncept tjener behovet for direkte kontakt af cellen - krystallen til at stimulere mitogenese som cellekultur redegørelse af krystaller forårsaget cellevækst og celle eksponering, berøvet muligheden for en sådan kontakt, forårsagede ikke deres vækst. For at studere fagocytose brug krystaller efter interaktionen af en celle - krystal celler dyrket med ⁴⁵ Ca-FCS og ( ³ H) -thymidin. Det viste sig, at der indeholder ⁴⁵ Ca CPCH celler indbefatter et meget større antal ( ³ H) thymidin end celler mærket uden primær calciumphosphat. Undertrykkelsen af makrofag kultur Cytochalasin endocytose krystaller forårsagede inhibering af opløsningen af krystaller, som også understreger behovet fagocytose.

Calciumholdige krystaller er opløselige i syre. Efter fagocytose krystaller opløses i et surt medium fagolysosomale makrofager. Chloroquin, ammoniumchlorid, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 og alle midler, der forøger lysosomal pH dosisafhængigt inhiberer intracellulære optagelse og opløsning af krystallerne ( ³ H) -thymidin fibro-blaster dyrket med primære krystaller af calciumphosphat.

Tilsætning af OFC-krystaller til en monolagsfibroblastkultur forårsagede en øjeblikkelig ti-foldsforøgelse i intracellulært calciumindhold, som returnerede til baseline efter 8 minutter. Kilden til calcium var overvejende en ekstracellulær ion, da krystallerne af basisk calciumphosphat blev tilsat til det calciumfrie næringsmedium. Den næste stigning i intracellulær calciumkoncentration blev observeret efter 60 minutter og varet i mindst 3 timer. Her var kildens kilde fagocytiserede krystaller opløst i fagolysosomer.

Det blev fastslået, at den mitogene effekt af FCS-krystaller svarer til PDGF som en vækstfaktor; ligesom sidstnævnte, FCS-krystaller udviser synergisme med hensyn til IGF-1 og blodplasma. Blockagen af IGF-1 reducerer mitogenesen af celler som respons på OF. PG Mitchell et al (1989) viste, at krystallerne FCS-induktion af mitogenese fibroblaster Balb / c- ₃ T ₃ kræver en serin / threonin-proteinkinase C (PKC) - en af de vigtigste mediatorer af signaler frembragt ved en ekstern stimulering celler hormoner, neurotransmittere og faktorer vækst. Nedsætte PKC-aktivitet i celler fra Balb / c- ₃ T ₃ inhiberer FCS-medieret induktion af protoonkogener c-fos og c-myc, men har ingen virkning på stimulering af disse onkogener medieret af PDGF.

Forøget intracellulært calcium efter opløsning fagocyteret krystal - ikke den eneste vej for signalet mitogenese. Når vækstfaktorer, såsom PDGF binder med dens membranreceptor stimulerer phospholipase C (phospho-diesteraza) som gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bisphosphat til dannelse intracellulære messengers - inositol-3-phosphat idiatsilglitserola. Den første udgivelser calcium fra det endoplasmatiske reticulum ved at modulere aktiviteten af calcium-afhængige og calcium / calmodulin-afhængige enzymer, såsom proteinkinaser og proteaser.

R. Rothenberg og N. Cheung (1988) rapporterede forøget phospholipase C-nedbrydning af phosphatidylinositol 4,5-bisphosphat i kaninsynoviale celler som reaktion på stimulering af OFC-krystaller. Nylige øge indholdet af inositol-1-phosphat i cellerne med det mærkede ( ³ H) inositol; toppen nås inden for 1 minut og varede omkring 1 time.

Diacylglycerol er en potentiel aktivator af calciumpyrophosphatdihydrat. Da CRC-krystallerne øger aktiviteten af phospholipase C, hvilket fører til akkumulering af diacylglycerol, kan man derfor forvente en stigning i aktivering af PKC. PG Mitchell et al (1989) sammenlignede virkningerne af FCS-krystaller og PDGF på fibroblaster DNA syntese af Balb / c- ₃ T ₃. I cellekultur blev PKC inaktiveret ved inkubation af celler med en tumorfastgørende phorbol diester (TFA), en analog af diacylglycerol. Langvarig stimulering med lave doser af TFA reducerer aktiviteten af PKC, mens en enkelt stimulering med høj dosis aktiverer. Stimuleringen af DNA-syntese ved hjælp af RPC-krystaller blev undertrykt efter inaktivering af PKC, hvilket angiver betydningen af dette enzym i OFC-induceret mitogenese. Tidligere demonstrerede GM McCarthy og medforfattere (1987) forbindelsen af mitogenic responsen af humane fibroblaster til OFC-krystallerne med aktivering af PKC. OFC-krystallerne aktiverer imidlertid ikke phosphatidylinositol-3-kinase eller tyrosinkinaser, hvilket bekræfter det faktum, at mekanismen for celleaktivering ved OPC-krystaller er selektiv.

Celleproliferation styres af en gruppe af gener kaldet proto-onkogener. Protein fjende og thu, produkter af proto-oncogener c-fos og c-shus er lokaliseret i cellekernen og er forbundet med specifikke DNA-sekvenser. Stimulering af ZT3-fibroblaster med OCP- krystaller resulterer i ekspressionen af c-fos i adskillige minutter, hvilket når et maksimum efter 30 minutter efter stimulering. Induktionen af transkription med -mouse OFC krystaller eller PDGF forekommer inden for 1 time og når et maksimum efter 3 timer efter stimulering. Mindst 5 h celler understøtter et forøget niveau af transkription af c-fos og c-myc. I celler med inaktiveret PKC stimulation af c-fos og c-myc krystaller CPCH eller TFD signifikant deprimeret, mens PDGF induktion af disse gener ikke ændres.

Repræsentanter for mitogenaktiveret proteinkinasefamilie (MAP K) er nøgle regulatorer af forskellige intracellulære signaleringskaskader. En af underklasserne af denne familie, p42 / p44 regulerer proliferationen af celler ved hjælp af en mekanisme, der involverer aktiveringen af proto-onkogenerne c-fos og c-jun. OFC- og PFCD-krystallerne aktiverer proteinkinase-signalvejen, hvor både p42 og p44 deltager, hvilket indikerer rollen af denne vej i mitogenese induceret af calciumholdige krystaller.

Endelig er transkriptionsnuklear faktor KB (NF-kB), som først blev beskrevet som immunoglobulin med let-kæde til (IgK) -gen, involveret i den OFC-inducerede mitogenese. Dette er en induceret transkriptionsfaktor, som er vigtig for mange signalveje, da den regulerer ekspressionen af forskellige gener. Induktionen af NF-kB er normalt forbundet med frigivelsen af inhibitoriske proteiner fra cytoplasma kaldet 1kB. Efter NF-kB induceringen sker translokation af den aktive transkriptionsfaktor til kernen. OFC krystaller inducere NF-KB i Balb / c- ₃ T ₃ fibroblaster og humane hudfibroblaster.

Flere veje kan være involveret i signaloverførsel efter aktiveringen af NF-KB, men alle involverer proteinkinaser, der phosphorylerer (og således nedbryder) 1 kB. Baseret på resultaterne af in vitro-studier blev det tidligere antaget, at 1 kB tjener som substrat for kinaser (fx PKC og proteinkinase A). Imidlertid blev et 1 kB kinasekompleks med stor molekylvægt for nylig identificeret. Disse kinaser phosphorylerer specifikt serinrester på 1 kB. Aktivering af NF-kV TNF-a og IL-1 kræver den effektive virkning af NF-KB-inducerende kinase (NIC) og 1KB kinase. Den molekylære mekanisme for NIC-aktivering er for tiden ikke kendt. På trods af at OFC-krystaller aktiverer både PKC og NF-kV, er det ikke kendt, i hvilket omfang disse to processer kan forbindes. Eftersom modifikationen af GKB-kinasen udføres ved phosphorylering, udelukker PKC's rolle ved induktion af NFC-NFC-krystaller ved phosphorylering og aktivering af GKB-kinasen ikke. Til støtte for dette koncept kan hæmning af PKC ved staurosporin OFC-krystallinsk induceret mitogenese og NF-KB-ekspression tjene som en støtte til dette koncept. På lignende måde kan staurosporin hæmme GkV-kinasen og inhiberer derfor proteinkinase A og andre proteinkinaser.

Mekanismen af RPC-krystallinsk induceret mitogenese i fibroblaster indbefatter således mindst to forskellige processer:

• hurtig membranbundet hændelse, hvilket fører til aktivering af PKC og MAP K, induktion af NF-KB og proto-onkogener,
• langsommere intracellulær opløsning af krystallerne, hvilket fører til en stigning i det intracellulære indhold af Ca2 ⁺ og derefter til aktiveringen af et antal calciumafhængige processer, som stimulerer mitogenese.

[1], [2], [3]

Fremkaldelsen af MMP-calciumholdige krystaller

Mediatorer af vævsskader med calciumholdige krystaller er MMP-collagenase-1, stromelysin, 92 kD gelatinase og collagenase-3.

Under hensyntagen til forholdet mellem indholdet af OFK-krystaller og ødelæggelsen af fællesvæv er en hypotese blevet fremskrevet, ifølge hvilken krystaller af RPA og muligvis nogle collagener fagocytteres af synovialceller. Stimulerede synovvits prolifererer og udskiller proteaser. Denne hypotese blev testet in vitro ved tilsætning af naturlige eller syntetiske krystaller af RPA, PFCD og andre til kulturen af syntese af mennesker eller hunde. Niveauet af aktivitet af neutrale proteaser og collagenaser steg dosisafhængigt og var ca. 5-8 gange højere end i kontrolkulturen af celler, der blev dyrket uden krystaller.

I celler dyrket i et krystalholdigt medium blev co-induktion af mRNA af collagenase-1, stromelysin og gelatinase-92 kD detekteret med den efterfølgende sekretion af enzymer i mediet.

OFC krystaller forårsagede også ophobningen af collagenase-1 mRNA og collagenase-2 i modne svinchondrocytter med efterfølgende udskillelse af enzymer i mediet.

GM McCarty og medforfattere (1998) undersøgte rollen som intracellulær opløsning af krystaller i den krystalliserede produktion af MMP. Stigende lysosomal pH med bafilomitsina En deprimeret intracellulær opløsning af krystaller og svække den proliferative respons af humane fibroblaster til CpCH krystaller, men ikke inhiberer syntesen og sekretionen af MMP'er.

Hverken krystaller af basisk calciumphosphat eller PFCD inducerede ikke produktion af IL-1 in vitro i modsætning til natrium uratkrystaller.

Nuværende data indikerer tydeligt direkte stimulering af MMP-produktion ved fibroblaster og chondrocytter ved kontakt med calciumholdige krystaller.

Symptomer på slidgigt erklærer den betydelige rolle, som MMP spiller i sygdommens udvikling. Tilstedeværelsen af calciumholdige krystaller forøger degenerationen af vævene i de berørte led.

Stimulering af prostaglandinsyntese

Ud over stimulering af cellevækst, sekretionsniveauer af enzymer calciumholdige krystaller forårsage frigivelse af prostaglandin fra kulturerne af mammale celler, især PGE ₂. Frigivelsen af PGE- _{2 sker} i alle tilfælde inden for den første time efter eksponering af cellerne til krystallerne. R. Rothenberg (l 987) har fastslået, at den største kilde til arachidonsyre til syntese af PGE ₂ er phosphatidylcholin og phosphatidylethanolamin, og bekræftede også, at phospholipase ₂ og mund - dominerende sti produktion af PGE ₂.

Som svar på virkningen af krystaller af CPC kan PGE1 også frigives. GM McCarty et al (1993,1994) undersøgte virkningen af PGE ₂, PGE, og dets analoge misoprostol på den mitogene respons af humane fibroblaster til krystaller CPCH. Alle tre midler hæmmede det mitogene respons på en dosisafhængig måde, idet PGE og misoprostal viste mere udtalt hæmmende aktivitet. PGE og misoprostol, men ikke PGE2 _, hæmte akkumuleringen af collagenase-mRNA som reaktion på effekten af OFC-krystaller.

MG McCarty og N. Cheung (1994) undersøgte mekanismen for RPC-medieret aktivering af PGE-celler. Forfatterne viste, at PGE - en potent inducer af intracellulært cAMP end PGE ₂ og PGE inhiberer OFC-induceret mitogenese og MMP-produktion af cAMP-afhængig signalvej. Det er muligt, at en stigning i PGE-produktion induceret af OFK-krystaller svækker deres andre biologiske virkninger (mitogenese og MMP-produktion) ved tilbagemekanismen.

Inflammation induceret af krystaller

Calcium-krystaller findes ofte i synovialvæsken hos patienter med slidgigt, men med episoder af akut inflammation leukocytose sjældne som i osteoarthrosis og arthropatier på kristallassotsiirovannyh (fx syndrom "skulderled Milwaukee"). Det flogistiske potentiale af krystallerne kan modificeres ved hjælp af et antal inhiberende faktorer. R. Terkeltaub et al. (1988) demonstrerede evnen af serum og blodplasma til at inhibere signifikant responsen af neutrofile granulocytter til krystaller af basisk calciumphosphat. Faktorer, der forårsager sådan inhibering, er krystalbindende proteiner. Undersøgelse af et af disse proteiner - en ₂ -HS glycoprotein (AHSr) - viste, at ANSG er den mest potente og specifik inhibitor af neutrofile granulocytter i respons krystaller CPCH. AHSr - valleprotein af hepatisk oprindelse; Det er kendt, at i sammenligning med andre proteiner af blodserum ligger det i relativt høje koncentrationer indeholdt i knogler og mineraliseret væv. Derudover er AHSr til stede i den "ikke-betændte" synovialvæske, og findes også på krystallerne af basisk calciumphosphat i det native synovialvæske. Sandsynligheden for AHSr-modulering af det phlogogene potentiale af basiske calciumphosphatkrystaller under in vivo betingelser er således ikke udelukket .

Sammenfattende præsenterer vi to ordninger patogenesen af osteoarthritis foreslåede WB van den Berg et al (1999) og M. Sarrabba et al (1996), som kombinerer mekaniske, genetiske og biokemiske faktorer.