Reparation af ledbrusk og vækstfaktorer i patogenesen af slidgigt

Takket være udviklingen inden for bioteknologi, især kloningsteknologi, er der for nylig en voksende liste over vækstfaktorer, som som anabolske faktorer spiller en vigtig, men ikke helt forståelig rolle i patogenesen af artrose.

Den første gruppe af vækstfaktorer, som vil blive diskuteret nedenfor, er IGF. De findes i store mængder i serum, har en række fælles egenskaber med insulin. IGF-2 er mere karakteristisk for det embryonale udviklingsstadium, mens IGF-1 er den dominerende grupperepræsentant i en voksen. Begge repræsentanter for denne gruppe virker ved at binde til I-type IGF-receptorer. Hvis funktionen af IGF-2 forbliver ukendt, er værdien af IGF-1 allerede bestemt - den kan stimulere syntesen af proteoglycaner af chondrocytter og hæmmer signifikant kataboliske processer i ledbrusk. IGF-1 er den vigtigste anabolske stimulus til syntesen af proteoglycaner af chondrocytter, der er til stede i serum og synovialvæske. IGF-1 er en vigtig faktor for dyrkning af chondrocytter i eksperimentelle modeller af in vitro- modeller af choleraæmi . Det foreslås, at IGF-1 indtræder synovialvæsken fra blodplasmaet. Derudover producerer normale chondrocytter begge faktorer - ekspressionen af IGF-1 og IGF-2 findes i synovialmembranen og brusk hos patienter med slidgigt. I normal brusk har IGF-1 ikke mitogene egenskaber, men det kan stimulere proliferationen af celler i den beskadigede matrix, hvilket indikerer deltagelse i reparative processer.

Biologisk aktive stoffer, der stimulerer reparation og nedbryder nedbrydning af ledbrusk

• insulin
• Gamma-interferon
• Væksthormon, androgener
• Somatomediner (IPF-1 og -2)
• TGF-beta (vævsvækstfaktor)
• Vækstfaktoren afledt af blodplader
• Den vigtigste vækstfaktor for fibroblaster
• EFR
• Il-1 receptor antagonist
• TNF-a-bindende proteiner
• Vævshæmmere af metalloproteaser
• ₂ -makrogloʙulin
• ai-antitrypsin
• Den lopper, makroglobulin
• WG-antichymotrypsin

Virkningerne af IGF-1 og IGF-2 styres af forskellige IGF-bindingsproteiner (IGF-SB), som også fremstilles af chondrocytter. IGF-Sa kan fungere som en bærer, og besidder også IGF-blokerende aktivitet isoleret fra ledbrusk af patienters sosteoartrozom celler producerer en overskydende mængde af IGF-Sa, hvilket indikerer, at blokere disse virkninger af IGF. J. Martel-Pelletier et al (1998) viste, at selv om IGF-1-syntese i brusk i slidgigt stiger lidt chondrocytter svare IGF-1-stimulering. Det viste sig, at dette fænomen er forbundet (i det mindste delvist) med en stigning i niveauet af IGF-SB. IGF-SB har en høj affinitet for IGF og er en vigtig biomodulator af dens aktivitet. Til dato, syv typer studerede IGF-Sa, dysregulering af IGF-SB-3 og IGF-Sa-4 spiller en vigtig rolle i slidgigt.

En anden kategori af vækstfaktorer, som udviser forskellige virkninger på chondrocytter, indbefatter blodpladeafledt vækstfaktor (PDGF), FGF og TGF-beta. Disse faktorer produceres ikke kun af chondrocytter, men også af aktiveret synovitis. FGF har både anabolske og kataboliske egenskaber afhængigt af koncentrationen og tilstanden af ledbrusk. PDGF tager del i at opretholde VKM homeostasen af ledbrusk, uden at have indlysende mitogene egenskaber. For denne vækstfaktor er evnen til at forbedre syntesen af proteoglycaner og reducere deres nedbrydning kendt.

TGF-beta er af særlig interesse for at studere sin rolle i patogenesen af slidgigt. Han er medlem af en stor TGF superfamilie, har fælles funktionelle og signalegenskaber med nyopdagede vækstfaktorer af BMP (knoglemorfogenetiske proteiner).

TGF-beta-pleiotropisk faktor: På den ene side har den immunosuppressive egenskaber, på den anden side - den er en kemotaktisk faktor og en potent stimulator for proliferation af fibroblaster. De unikke egenskaber ved TGF-beta er evnen til at inhibere frigivelsen af enzymer fra forskellige celler og signifikant øge produktionen af enzyminhibitorer (f.eks. TIMP). TGF-beta betragtes som en vigtig regulator for vævsskader på grund af betændelse. Så i væv af ledbrusk stimulerer TGF-beta signifikant produktionen af matrixen med chondrocytter, især efter foreksponering med denne faktor. Normal brusk er ufølsom overfor TGF-beta. Hos patienter med OA stimulerer TGF-P produktionen af aggrecan og små proteoglycaner i ledbrusk.

TGF-beta produceres af mange celler, især chondrocytter. Det frigives i latent form i forbindelse med et specielt protein kaldet "proteinet forbundet med latens" (BAL). Dissociation med dette protein udføres af proteaser, der produceres i store mængder i betændte væv. Bortset fra TGF-beta, som produceres af aktiverede celler, er den latente form af denne faktor et vigtigt element i reaktiviteten af TGF-beta i væv efter lokal skade. TGF-beta i en betydelig mængde er indeholdt i synovialvæsken, synovialmembranen og brusk i leddet påvirket af slidgigt. På områder med beskadiget væv, hvor der er inflammatoriske infiltrater, påvises coexpression af TNF og IL-1, hvorimod i områder med fibrose fænomener kun ekspression af TGF-beta detekteres.

Inkubation af kondrocytterkulturen opnået fra patienter med osteoartrose med TGF-beta forårsager en signifikant stigning i syntesen af proteoglycaner af disse celler. Stimulering af TGF-beta af normale chondrocytter forårsager en stigning i syntesen af proteoglycaner kun efter mange dage inkubering. Måske er denne gang nødvendigt at ændre fænotypen af celler under indflydelse af TGF-beta (for eksempel at ændre den såkaldte compartmentalisering af proteoglycaner: de nyoprettede proteoglycaner er kun lokaliseret omkring chondrocytterne).

Det er kendt, at aktiveringen af syntesen af vækstfaktorer, især TGF-beta, er et vigtigt led i patogenesen af nyre- og leverfibrose, ardannelse under sårheling. En stigning i belastningen på chondrocytter in vitro fører til hyperproduktion af TGF-beta, hvorimod et fald i syntesen af proteoglycaner efter lemmobilisering kan udjævnes ved hjælp af TGF-beta. TGF-beta inducerer dannelsen af osteofytter i den marginale zone af leddene som en mekanisme til at tilpasse sig ændringer i belastningen. IL-1, der forårsager en moderat inflammatorisk proces i synovia som reaktion på ledskader, fremmer dannelsen af chondrocytter med en modificeret fænotype, som frembringer en for stor mængde.

Gentagen lokal injektion af rekombinant TGF-beta i høje koncentrationer førte til udviklingen af slidgigt i mus C57B1 linje - dannelsen af osteophytes, der er karakteristisk for human osteoarthritis og signifikant tab af proteoglycaner i "bølget grænse" område.

For at forstå den overskydende TGF-beta er kendt for at ændre brusk, skal det bemærkes, at eksponeringen af TGF-P inducerer en karakteristisk fænotype af chondrocyt ændring underklasse syntetiserede proteoglycaner og overtrædelse af den normale integration af ECM komponenter. Og IGF-1 og TGF-beta stimulerer syntesen af proteoglycaner ved chondrocytter dyrket i alginat, men sidstnævnte inducerer også de såkaldte kompartmentalisering proteoglycaner. Desuden blev det konstateret, at TGF-beta forøger collagenase-3 (MMP-13) i aktiverede chondrocytter, der afviger fra det generelle koncept af TGF-beta som en faktor, der omvendt reducerer frigivelsen af destruktive proteaser. Selvom det ikke er kendt, om TGF-beta-induceret syntese af MMP-13 er involveret i patogenesen af OA. TGF-beta stimulerer ikke kun syntesen af proteoglycaner, men fremmer også deres aflejring i ledbånd og sener, stigende stivhed og reducerer bevægelsesmængden i leddene.

CIP er medlemmer af TGF-beta superfamilien. Nogle af dem (CML-2, CML-7 og CMS-9) har den egenskab at stimulere syntesen af proteoglycaner af chondrocytter. CMP'er udfører deres virkninger ved at binde til specifikke receptorer på celleoverfladen; signalveje af TGF-beta og CMS er noget anderledes. Ligesom TGF-beta transmitteres signalet fra CMP gennem et serin / threoninkinase type I og II receptor kompleks. I dette kompleks transfosforyleres type II-receptoren og aktiverer Type I-receptoren, som transmitterer signalet til signalmolekylerne kaldet Smad. Efter modtagelse af Smad-signalet fosforyleres de hurtigt. Det er nu kendt, at Smad-1, -5 og -8 phosphoryleres i signalvejen af CMP og Smd-2 og Smad-3 i TGF-beta-signalvejen. Derefter kaldes Smad er forbundet med Smad-4, som er fælles for signalveje af alle repræsentanter for TGF-beta superfamilien. Denne kendsgerning forklarer tilstedeværelsen af tværfunktioner i medlemmerne af TGF-beta superfamilien såvel som fænomenet gensidig inhibering af TGF-beta og CMS signalveje ved konkurrence for fælles komponenter. Ikke så længe siden blev der identificeret en anden klasse Smad-proteiner, som er repræsenteret af Smad-6 og -7. Disse molekyler virker som regulatorer af signalveje af TGF-beta og CML.

På trods af at den stimulerende virkning på Kommissionen i lang tid, syntesen af proteoglycaner, er kendte for deres rolle i regulering af funktionen af ledbrusk forbliver kontroversiel som følge af den velkendte evne til at inducere dedifferentiering af ILC celler stimulerer forkalkning og knogledannelse. M. Enomoto-Iwamoto og medarbejdere (1998) har vist, at interaktionen med ILC ILC-type II-receptoren er nødvendig for at opretholde den differentierede fænotype af chondrocytter og kontrol af deres proliferation og hypertrofi. Ifølge LZ Sailor og medforfattere (1996) understøtter CmP-2 fænotypen af chondrocytter i kultur i 4 uger uden at forårsage deres hypertrofi. CMP-7 (identisk med osteogent protein-1) har længe fastholdt fænotypen af modne chondrocytter af ledbrusk dyrket i alginatet.

Indførelsen af KMP-2 og -9 i knæleddet af mus øgede syntesen af proteoglycaner med 300% og signifikant mere end TGF-beta. Den stimulerende virkning viste sig imidlertid at være midlertidig, og efter få dage vendte synteseniveauet tilbage til den oprindelige. TGF-beta forårsagede en længere stimulering af proteoglycan-syntese, hvilket sandsynligvis skyldes autoinduktion af TGF-beta og sensibilisering af chondrocytter til denne faktor.

TGF-beta er ansvarlig for hondrofitov formation, der kan betragtes som uønskede virkninger af sin indsats, KMP-2 fremmer også dannelsen hondrofitov, men i andre artikulær kantdel (hovedsageligt i vækst plade).

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

Brusk-morfogenetiske proteiner

Bruskmorfogenetiske proteiner (XMP-1 og -2) er endnu en repræsentant for superfamilien TGF-beta, som er nødvendig for dannelsen af bruskvæv under udviklingen af lemmerne. Mutationen af genet af HMP-1 forårsager chondrodysplasi. Måske har KMP en mere selektiv, brusk-orienteret profil. På trods af at TGF-beta og CMP er i stand til at stimulere chondrocytter, kan de virke på mange andre celler, så deres brug til brusk reparation kan ledsages af bivirkninger. Begge typer CMP'er findes i brusk af sunde led, der er ramt af osteoarthrose, de bidrager til reparation af ECM af ledbrusk efter enzymatisk nedbrydning, der understøtter en normal fænotype.

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

Synergi af vækstfaktorer

En vækstfaktor er i stand til at fremkalde sig, såvel som andre vækstfaktorer, er denne interaktion finreguleret. For eksempel giver FGF sammen med andre vækstfaktorer mere effektiv reparation af ledbrusk efter en traumatisk defekt. IGF-1 sammen med TGF-beta inducerer signifikant en normal fænotype af chondrocytter, når de dyrkes in vitro. Det blev påvist, at TGF-beta interfererer med produktionen af IGF-1 og IGF-SB, og også dephosphorylerer IGF-1-receptoren, stimulerer bindingen af IGF-1. I den intakte brusk hos mus blev der observeret en synergisme af IGF-1 med mange vækstfaktorer. Imidlertid kan den milde reaktion af chondrocytter i IGF-1 ikke nivelleres ved anvendelse i kombination med andre vækstfaktorer.

Interaktion af anabolske og destruktive cytokiner

Vækstfaktorer viser en kompleks interaktion med IL-1. For eksempel øger foreksponering af chondrocytter i FRF frigivelsen af proteaser efter eksponering for IL-1; Det skyldes måske en stigning i ekspressionen af IL-1 receptorer. PDGF stimulerer også IL-1-afhængig frigivelse af proteaser, men det reducerer IL-1-medieret hæmning af proteoglycan-syntese. Dette kan betyde, at nogle vækstfaktorer samtidig stimulerer processen med bruskreparation og bidrager til ødelæggelsen heraf. Andre vækstfaktorer, såsom IGF-1 og TGF-P, stimulerer syntesen af artikulær matrix og inhibere IL-1-formidlet nedbrydning af ledbrusk, dvs. Deres aktivitet er kun forbundet med vævsreparation. Sådan interaktion er ikke afhængig af foreksponering af chondrocyter IL-1. Interessant, kan kinetikken af IL-1 og TGF-beta være forskellige effekter: evnen af TGF-beta til at inhibere nedbrydningen af ledbrusk reduceres til dens langsomme virkning af TIMP-mRNA. På den anden side er der en stigning i niveauet af hNOC og N0 i fravær af TGF-beta. Givet NO-afhængige undertrykkende virkning af IL-1 på proteoglycansyntese af chondrocytter, kan vi forklare, hvorfor vi observere en meget stærkere modstand mod TGF-beta-IL-1-afhængige inhibering af syntesen proteglikanov forhold til destruktion af proteoglycaner in vivo.

I en undersøgelse i mus, som blev injiceret intraartikulært IL-1 og vækstfaktorer er påvist, at TGF-beta signifikant antagoniserer IL-1-medieret inhibering af proteoglycansyntese af ledbrusk, hvorimod ILC-2 er ikke i stand til sådan opvejning: stimulerende sit fulde potentiale hæmmet IL-1 selv under betingelse af en høj koncentration af CMP-2. Det er bemærkelsesværdigt, at CML-2 i fravær af IL-1 stimulerede syntesen af proteoglycaner meget mere end TGF-beta).

Også indflydelse på syntesen af proteoglycaner, TGF-beta også påvirke IL-1-induceret fald i indholdet af proteoglycaner i brusken. Måske afhænger indholdet af proteoglycaner afhængigt af den relative koncentration af IL-1 og TGF-beta, eller øges. Interessant nok blev der observeret den ovenfor beskrevne resistens over for IL-1 og TGF-beta i tykkelsen af brusk, men ingen sådanne virkninger nær kanterne hondrofitov artikulære overflader. Uddannelse hondrofitov induceret af TGF (3, som påvirker chondrogene celler i periosteum, hvilket forårsager udviklingen af chondroblaster og aflejring af proteoglycaner. Tilsyneladende etihondroblasty ikke følsom over for IL-1.

HL Glansbeek et al (1998) undersøgte evnen for TGF-beta-2 og ILC modvirke inhibering af syntesen af proteoglycaner i leddene fra arthritisk mus zimozanindutsirovannym (dvs. "rene" model af IL-1-induceret inflammation). Intraartikulær indgivelse af TGF-beta signifikant modvirkes hæmning af proteoglycansyntese induceret af inflammation, mens ILC-2 næsten ikke kunne modvirke denne IL-1-afhængig proces. Gentagne injektioner af TGF-P i knæet af forsøgsdyrene signifikant stimulerede proteoglycansyntese af chondrocytter, bidrog til bevarelsen af eksisterende bruskproteoglycaner atrofisk inflammation, men inhiberer ikke den inflammatoriske proces.

Når man studerer proteoglikansinteziruyuschey chondrocyt funktion ved hjælp forsøgsmodeller for osteoarthritis i dyr har altid bemærket forhøjede niveauer og stimulering af syntesen af proteoglycaner i de tidlige stadier af OAB modsætning inflammatoriske modeller, hvor signifikant inhibering af syntese observeres (IL-1 -zavisimyyprotsess). Øget aktivitet af anabolske faktorer, herunder vækstfaktorer, observeres ved osteoarthritis, eliminerer virkningen af suppressor cytokiner, såsom IL-1. Blandt vækstfaktorerne er det vigtigste TGF-beta; CIC-2 vil næppe spille en væsentlig rolle i denne proces. Selvom IGF-1 er i stand til at stimulere proteoglycansyntese in vitro, i forhold in vivo er en egenskab ikke observeret med lokal påføring af IGF-1. Måske skyldes det, at det endogene niveau af denne vækstfaktor er optimal. I de senere faser af osteoarthritis symptomer vises inhibering af proteoglycansyntese sandsynligvis på grund af den dominerende virkning af IL-1 og svigt af vækstfaktorer modvirke det som følge af lavere aktivitet.

Analyse af ekspressionen af vækstfaktorer i mus STR / ORT linje med spontan osteoarthritis viste øge mRNA-niveauer af TGF-P og IL-1 i den skadede brusk. Det skal bemærkes, at aktiveringen af TGF-beta fra latent form er et vigtigt element i vævsreparation. Forståelse af rollen af TGF-beta komplicerer resultaterne af undersøgelsen af ekspressionen af TGF-beta type II-receptorer hos kaniner i ACL-linjen. Umiddelbart efter induktionen af slidgigt blev der påvist et reduceret niveau af disse receptorer, hvilket indikerer en utilstrækkelig signalfunktion af TGF-beta. Interessant nok påvises deficiente receptor TGF-beta 11-type mus spontannogoosteoartroza tegn, hvilket også indikerer den vigtige rolle signalfunktion af TGF-beta i forringelse af brusk reparation og slidgigt udvikling.

Det absolutte indhold af vækstfaktorer i leddene hos patienter med rheumatoid arthritis eller osteoarthrose kan indikere deres mulige rolle i patogenesen af disse sygdomme. Men til trods for, at samlingerne i osteoarthritis og rheumatoid arthritis har en høj koncentration af vækstfaktorer, arten af nedbrydning og reparation i begge sygdomme er helt anderledes. Der kan være andre endnu uidentificerede faktorer spiller en vigtig rolle i patogenesen af disse sygdomme eller andre aspekter af de fænomener, der undersøges bestemmes for nedbrydning og reparation i væv fra leddene (for eksempel ekspressionen af visse receptorer på chondrocytter overflade, opløselige receptorer, bindingsproteiner eller ubalance anabolske og destruktive faktorer).