Peranan pemendapan kristal dalam patogenesis osteoarthritis

Dalam 30-60% pesakit dengan osteoartritis, kristal kalsium fosfat asas (OFC) dalam cecair artikular dikesan. Menurut A. Swan et al (1994), kristal kalsium yang mengandungi berada di dalam cecair sinovial dari nombor yang lebih besar daripada pesakit dengan osteoarthritis, bagaimanapun, disebabkan saiz terlalu kecil daripada kristal atau jumlah yang kecil, mereka tidak boleh dikenal pasti oleh teknik konvensional. Kehadiran kristal kalsium fosfat asas dalam cecair sinovial kaitan dengan tanda-tanda radiologi rawan artikular kemerosotan, dan dikaitkan dengan jumlah yang besar exudate berbanding dengan pengaliran cairan dalam sendi lutut tanpa kristal. Satu kajian ke atas faktor yang mempengaruhi perkembangan gonarthrosis yang radiografi menunjukkan bahawa pemendapan kristal kalsium pirofosfat dihidrat (PFKD) adalah peramal hasil klinikal dan radiologi buruk. Dalam kajian pesakit tua mendapati osteoarthritis yang dikaitkan dengan chondrocalcinosis, terutama di jabatan tibiofemoralnom sisi sendi lutut dan yang pertama tiga sendi metacarpophalangeal. Seringkali, pada pesakit dengan osteoarthritis, kedua-dua jenis kristal dikesan - OFC dan PFCD.

Secara klinikal, kemerosotan rawan artikular, yang disebabkan oleh pemendapan kristal yang mengandungi kalsium, berbeza dengan osteoarthritis primer. Jika kristal adalah epiphenomenon mudah degenerasi tulang rawan, mereka akan dijumpai di sendi yang paling kerap dipengaruhi oleh osteoarthritis primer, iaitu. Di lutut, pinggul, sendi kecil tangan. Sebaliknya, penyakit pemendapan kristal sering menjejaskan atipikal untuk sendi osteoarthrosis utama - bahu, pergelangan tangan, ulnar. Kehadiran kristal dalam cecair sendi (exudate) dikaitkan dengan degenerasi yang lebih teruk dari tulang rawan artikular. Persoalan apakah sebab dan apa akibatnya adalah pemendapan kristal atau degenerasi rawan. Kedudukan pertengahan adalah andaian berikut: rawan utama keabnormalan metabolik yang membawa kepada kemerosotan yang, pemendapan kristal dan menengah mempercepatkan kemusnahan yang (yang dipanggil gelung teori penguatan).

Mekanisme tepat kerosakan pada tulang rawan artikular dengan kalsium yang mengandung kristal tidak diketahui, unsur-unsur individu diberikan di bawah. Secara teorinya, kristal yang mengandungi kalsium boleh merosakkan condrocytes secara langsung. Walau bagaimanapun, dengan pemeriksaan histologi, kristal jarang dilokalisasikan berhampiran dengan kondroit, mereka lebih kurang sering diserap olehnya. Paling mungkin adalah kristal fagositosis sel-sel lapisan sinovia dengan pengasingan seterusnya enzim proteolitik atau cytokines rembesan, merangsang rembesan enzim oleh kondrosit. Konsep ini disahkan oleh kajian mengenai peranan sinovitis yang diakibatkan oleh PFCD dalam perkembangan osteoarthritis yang berkembang pesat dalam arthropathy pyrophosphate. Dalam perjalanan kajian ini dalam arnab dengan osteoartritis teraruh meniscectomy sisi separa pada sendi lutut kanan telah disuntik kalsium pirofosfat dihidrat kristal (1 atau 10 mg), 1 kali seminggu. Ternyata selepas 8 suntikan di sendi lutut kanan terdapat perubahan yang jauh lebih serius berbanding dengan yang kiri. Intensitas keradangan synovial dikaitkan dengan suntikan intraartikular kalsium pirofosfat kristal dihidrat dan dos mereka. Walaupun pada hakikatnya yang digunakan dalam kajian ini, dos kristal PFKD melebihi orang-orang dalam vivo, keputusan mencadangkan peranan untuk keradangan PFKD yang disebabkan dalam perkembangan osteoartritis di arthropathy pirofosfat itu.

Mekanisme potensi kalsium yang mengandung kristal yang menyebabkan kerosakan pada tulang rawan artikular dikaitkan dengan sifat mitogenik mereka, keupayaan untuk mendorong MMP, dan merangsang sintesis prostaglandin.

Kesan mitogenik kalsium yang mengandungi kristal. Apabila arthropathies kristallas-sotsiirovannyh sering mempamerkan pembiakan sel-sel lapisan sinovia, dan kristal diri mereka hanya sebahagiannya bertanggungjawab untuk proses ini. Meningkatkan bilangan sel-sel sinovia diiringi oleh peningkatan rembesan cytokines yang menggalakkan chondrolysis dan menyebabkan rembesan enzim proteolitik. Kristal OFC dalam kepekatan yang dikesan dalam patologi sendi dalam manusia budaya mitogenesis dos yang dependently dirangsang berehat fibroblas kulit, fibroblas sinovia anjing dan tikus. Kristal kalsium pirofosfat dihidrat, urate, sulfat, karbonat dan kalsium fosfat sama ada merangsang pertumbuhan sel. Bermula dan membolehkan puncak ( ³ H) diperbadankan -thymidine, disebabkan kristal ini diimbangi oleh 3 jam berbanding dengan rangsangan serum sel-sel darah. Mungkin tempoh masa diperlukan untuk fagositosis dan pembubaran kristal. Penambahan kristal kawalan saiz yang sama (mis, habuk berlian atau getah) tidak dirangsang mitogenesis. Kristal natrium urate monohydrate mempunyai ciri-ciri mitogenic lemah dan sangat rendah kepada orang-orang kalsium urate, menunjukkan kepentingan mitogenesis dalam kandungan kalsium dalam kristal. Kristal sintetik CPCH memiliki sifat mitogenic sama seperti kristal yang diambil dari pesakit dengan chondrocalcinosis. Kristal kalsium kesan mitogenic tidak adalah hasil daripada meningkatkan kandungan kalsium dalam medium sekeliling sel in vitro, sebagai utama dengan melarutkan kristal kalsium fosfat dalam medium tidak merangsang pemerbadanan ( ³ H) fibroblas -thymidine.

Salah satu mekanisme yang dicadangkan FCS yang disebabkan mito genesis adalah seperti berikut: percambahan yang tidak normal sel-sel sinovia boleh dikaitkan (sekurang-kurangnya sebahagiannya) dengan endocytosis dan intrasel membubarkan kristal, yang membawa kepada peningkatan dalam kepekatan Ca ²⁺ dalam sitoplasma sel dan pengaktifan kalsium hala membawa kepada mitogenesis. Dalam menyokong konsep ini menyajikan keperluan untuk hubungan secara langsung sel - kristal untuk merangsang mitogenesis sebagai pameran budaya sel kristal menyebabkan pertumbuhan sel dan pendedahan sel, dilucutkan kemungkinan hubungan itu, tidak menyebabkan pertumbuhan mereka. Dalam usaha untuk mengkaji fagositosis perlu kristal berikut interaksi sel - sel kristal berbudaya dengan ⁴⁵ Ca-FCS dan ( ³ H) -thymidine. Rupa-rupanya mengandungi ⁴⁵ sel CPCH Ca termasuk nombor yang lebih besar ( ³ H) thymidine daripada sel-sel dilabel tanpa fosfat kalsium rendah. Penindasan macrophage kristal endocytosis budaya cytochalasin disebabkan perencatan pembubaran kristal, yang juga menekankan keperluan fagositosis itu.

Kalsium yang mengandungi kristal boleh larut dalam asid. Selepas fagositosis, kristal dibubarkan dalam medium asid dengan phagolysosomes makrofag. Chloroquine, ammonium klorida, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 dan semua ejen yang meningkatkan lysosomal pH dos yang dependently menghalang pengambilan intrasel dan pembubaran kristal ( ³ H) -thymidine fibro-letupan diternak dengan kristal utama kalsium fosfat.

Penambahan kristal OFC kepada budaya fibroblast monolayer menyebabkan peningkatan sepuluh kali ganda dalam kandungan kalsium intraselular, yang kembali ke baseline selepas 8 minit. Sumber kalsium adalah ion ekstraselular, kerana kristal kalsium fosfat asas ditambahkan ke medium nutrien bebas kalsium. Peningkatan selanjutnya dalam kepekatan kalsium intraselular diperhatikan selepas 60 minit dan berlangsung sekurang-kurangnya 3 jam Di sini, sumber kalsium adalah kristal phagocytized yang dibubarkan dalam phagolysosomes.

Ia telah ditubuhkan bahawa kesan mitogenic daripada FCS-kristal adalah sama dengan PDGF sebagai faktor pertumbuhan; seperti yang terakhir, kristal OFC menunjukkan sinergi berkenaan dengan IGF-1 dan plasma darah. Sekatan IGF-1 mengurangkan mitogenesis sel sebagai tindak balas kepada OF. PG Mitchell et al (1989) menunjukkan bahawa kristal FCS-induksi fibroblas mitogenesis BALB / c- ₃ T ₃ memerlukan serine / threonine protein kinase C (PKC) - salah satu pengantara utama isyarat yang dihasilkan di sel rangsangan luaran hormon, neurotransmitter dan faktor-faktor pertumbuhan. Mengurangkan aktiviti PKC dalam sel-sel BALB / c- ₃ T ₃ menghalang induksi FCS-pengantara protooncogenes c-fos dan c-sertai, tetapi mempunyai kesan ke atas rangsangan onkogen ini diselesaikan oleh PDGF.

Meningkatkan kandungan kalsium intraselular selepas kristal pembubaran phagocytized - bukan satu-satunya jalan untuk mitogenesis isyarat. Apabila faktor-faktor pertumbuhan seperti PDGF mengikat dengan reseptor membran merangsang phospholipase C (fosforus-diesteraza) yang gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-ribulosa untuk membentuk utusan intrasel - inositol-3-fosfat idiatsilglitserola. Siaran pertama kalsium daripada retikulum endoplasma oleh modulasi aktiviti enzim kalsium yang bergantung dan kalsium / calmodulin yang bergantung kepada seperti kinases protein dan protease.

R. Rothenberg dan H. Cheung (1988) melaporkan kemerosotan dipertingkatkan phospholipase C phosphatidylinositol arnab 4,5-ribulosa ke dalam sel-sel sinovia sebagai tindak balas kepada rangsangan dengan FCS-kristal. Yang kedua dengan ketara meningkatkan kandungan inositol-1-fosfat dalam sel dengan berlabel ( ³ H) -inositol; puncak dicapai dalam masa 1 minit dan berlangsung selama 1 jam.

Diacyl-gliserol adalah pengaktif potensi calcium pyrophosphate dihydrate. Oleh kerana kristal CRC meningkatkan aktiviti fosfolipase C, yang mengakibatkan pengumpulan diacylgliserol, seseorang itu boleh menjangkakan peningkatan pengaktifan PKC. PG Mitchell dan co-authors (1989) membandingkan kesan kristal RPC dan PDGFs pada sintesis DNA oleh Balb / c- ₃ T ₃ fibroblas . Dalam budaya sel, PKC tidak diaktifkan oleh pengeraman sel-sel dengan pembedahan forbol diester tumor (TFA), analog diacylglycerol. Rangsangan yang berpanjangan dengan dos yang rendah TFA mengurangkan aktiviti PKC, manakala rangsangan tunggal dengan dos yang tinggi diaktifkan. Rangsangan sintesis DNA oleh kristal RPC ditindas selepas tidak aktif PKC, yang menunjukkan kepentingan enzim ini dalam mitogenesis yang disebabkan oleh OFC. Terdahulu, GM McCarthy dan co-authors (1987) menunjukkan sambungan respon mitogenik fibroblas manusia kepada kristal OFC dengan pengaktifan PKC. Walau bagaimanapun, kristal OFC tidak mengaktifkan kinase phosphatidylinositol-3-kinase atau tyrosine, mengesahkan bahawa mekanisme pengaktifan sel oleh kristal OPC adalah terpilih.

Proliferasi sel dikawal oleh sekumpulan gen dipanggil proto-oncogenes. Musuh musuh dan thu, produk proto-oncogenes c-fos dan c-shus dilokalkan dalam nukleus sel dan dikaitkan dengan urutan DNA tertentu. Stimulasi ZT3-fibroblas oleh kristal OCP menghasilkan ungkapan c-fos selama beberapa minit, yang mencapai maksimum selepas 30 minit selepas rangsangan. Induksi transkripsi dengan -mouse OFC kristal atau PDGF berlaku dalam waktu 1 jam dan mencapai maksimum setelah 3 jam setelah rangsangan. Sekurang-kurangnya 5 h sel menyokong tahap transkripsi c-fos dan c-myc. Dalam sel yang tidak aktif PKC, rangsangan c-fos dan kristal c-muss RPA atau TPD sangat dihalang, sementara induksi gen PDGF ini tidak berubah.

Wakil keluarga kinase protein diaktifkan mitogen (MAP K) adalah pengawal selia utama pelbagai cascades isyarat intraselular. Salah satu daripada subkelas keluarga ini, p42 / p44, mengawal sel-sel penjanaan oleh mekanisme yang melibatkan pengaktifan proto-oncogenes c-fos dan c-jun. OFK- dan PFKD kristal diaktifkan protein kinase isyarat laluan, yang melibatkan kedua-dua P42 dan P44, menunjukkan bahawa peranan laluan ini dalam mitogenesis disebabkan kristal kalsium yang mengandungi.

Akhir sekali, dalam mitogenesis yang disebabkan oleh OFC, nuklear faktor transkripsi KB (NF-kB), yang pertama kali digambarkan sebagai immunoglobulin rantaian cahaya kepada (IgK) gen, terlibat. Ini adalah faktor transkripsi yang disebabkan, penting untuk banyak laluan isyarat, kerana ia mengawal ekspresi pelbagai gen. Induksi NF-kB biasanya dikaitkan dengan pelepasan protein menghambat dari sitoplasma, yang dipanggil 1kB. Berikutan dengan induksi NF-kB, transkripsi faktor transkripsi aktif ke nukleus berlaku. OFC kristal mendorong NF-kB dalam Balb / c- ₃ T ₃ fibroblas dan fibroblas kulit manusia.

Beberapa laluan mungkin terlibat dalam penghantaran isyarat selepas pengaktifan NF-κB, tetapi semuanya melibatkan kinase protein yang phosphorylate (dan dengan itu menurunkan) 1 kB. Berdasarkan hasil kajian in vitro, sebelum ini diandaikan bahawa 1 kB berfungsi sebagai substrat untuk kinase (contohnya, PKC dan protein kinase A). Walau bagaimanapun, kompleks kinase 1 kB dengan berat molekul yang besar baru dikenal pasti. Kinase ini secara khusus memfosforat sisa serina sebanyak 1 kB. Pengaktifan NF-kV TNF-a dan IL-1 memerlukan tindakan berkesan kinase NF-KB-kinase (NIC) dan kinase 1KB. Mekanisme molekul pengaktifan NIC tidak diketahui sekarang. Walaupun kristal OFC mengaktifkan PKC dan NF-kV, tidak diketahui sejauh mana kedua proses ini dapat disambungkan. Oleh kerana pengubahsuaian kinase GKB dilakukan oleh fosforilasi, peranan PKC dalam induksi oleh kristal NFC-NFC oleh fosforilasi dan pengaktifan kinase GKB tidak diketepikan. Sebagai menyokong konsep ini, perencatan PKC oleh staurosporin OFC-mitogenesis yang terhasil kristal dan ekspresi NF-KB boleh menjadi sokongan untuk konsep ini. Begitu juga, staurosporin dapat menghalang kinase GkV, dan oleh itu, menghalang protein kinase A dan kinase protein lain.

Oleh itu, mekanisme mitogenesis RPC-kristal yang dihasilkan dalam fibroblas termasuk sekurang-kurangnya dua proses yang berbeza:

• peristiwa membran yang pesat, yang membawa kepada pengaktifan PKC dan MAP K, induksi NF-KB dan proto-onkogen,
• pembubaran intraselular yang lebih perlahan daripada kristal, yang membawa kepada peningkatan kandungan intraselular Ca ²⁺, dan kemudian pengaktifan beberapa proses yang bergantung kepada kalsium yang merangsang mitogenesis.

[1], [2], [3]

Induksi kristal yang mengandungi MMP-kalsium

Mediator kerosakan tisu dengan kristal yang mengandung kalsium adalah MMP-collagenase-1, stromelysin, 92 kD gelatinase dan collagenase-3.

Memandangkan hipotesis telah dicadangkan sambungan antara kandungan kristal CPCH dan kerosakan sendi tisu, di mana kristal CPCH dan mungkin beberapa kolagen phagocytosed oleh sel-sel sinovia. Synovvits yang merangsang membiak dan mengecilkan protease. Hipotesis ini diuji secara in vitro oleh penambahan kristal semulajadi atau sintetik RPA, PFCD dan lain-lain kepada budaya sintetik manusia atau anjing. Tahap aktiviti protease neutral dan kolagenase meningkat dosis-bergantung dan kira-kira 5-8 kali lebih tinggi daripada dalam budaya kawalan sel yang dibiakkan tanpa kristal.

Dalam sel-sel yang dibiakkan dalam media yang mengandungi kristal, induksi bersama mRNA kolagenase-1, stromelysin dan gelatinase-92 kD dikesan dengan rembesan enzim seterusnya ke dalam medium.

OFC kristal juga menyebabkan pengumpulan kolagenase-1 mRNA dan kolagenase-2 dalam kondroksit porcine matang dengan rembesan enzim berikutnya ke medium.

GM McCarty dan co-authors (1998) mengkaji peranan pembubaran kristal intraselular dalam penghasilan kristal MMP. Meningkatkan pH lysosomal dengan bafilomitsina A pembubaran intrasel tertekan kristal dan melemahkan sambutan proliferatif fibroblas manusia untuk CPCH kristal, tetapi tidak menghalang sintesis dan rembesan MMPs.

Tiada kristal kalsium fosfat asas atau PFCD tidak menyebabkan pengeluaran IL-1 dalam vitro, berbeza dengan kristal natrium urat.

Data semasa dengan jelas menunjukkan rangsangan langsung pengeluaran MMP oleh fibroblas dan kondroit apabila dihubungkan dengan kristal yang mengandungi kalsium.

Gejala osteoarthritis memberi keterangan kepada peranan penting MMP dalam perkembangan penyakit ini. Kehadiran kristal yang mengandungi kalsium meningkatkan degenerasi tisu sendi terjejas.

Stimulasi sintesis prostaglandin

Seiring dengan rangsangan pertumbuhan sel, rembesan enzim, kalsium yang mengandungi kristal menyebabkan pelepasan prostaglandin dari budaya sel mamalia, terutamanya PGE ₂. Pembebasan PGE- ₂ dalam semua kes berlaku dalam jam pertama selepas pendedahan sel ke dalam kristal. R. Rothenberg (l 987) telah menetapkan bahawa sumber utama asid arakidonik untuk sintesis PGE ₂ adalah phosphatidylcholine dan phosphatidylethanolamine, dan juga mengesahkan phospholipase bahawa A ₂ dan FOOT - pengeluaran jalan dominan PGE ₂.

Sebagai tindak balas kepada kesan kristal bpk, PGE1 juga boleh dibebaskan. GM McCarty dan co-authors ( 1993, 1994 ) mengkaji kesan PGE ₂, PGE, dan misoprostol analognya terhadap tindak balas mitogenik fibroblas manusia kepada kristal OFC. Kesemua tiga agen menghalang respon mitogenik dalam cara yang bergantung kepada dos, dengan PGE dan misoprostal menunjukkan aktiviti penghambatan yang lebih ketara. PGE, dan misoprostol, tetapi bukan PGE _2, menghalang pengumpulan kolagenase mRNA sebagai tindak balas terhadap kesan kristal OFC.

MG McCarty dan N. Cheung (1994) menyiasat mekanisme pengaktifan RPC-mediated PGE sel. Penulis menunjukkan bahawa PGE - satu pencetus kuat kem intrasel daripada PGE ₂ dan PGE menghalang mitogenesis OFC-teraruh dan pengeluaran MMP oleh kem yang bergantung kepada isyarat laluan. Adalah mungkin bahawa peningkatan pengeluaran PGE yang disebabkan oleh kristal OFK melemahkan kesan biologi mereka yang lain (mitogenesis dan pengeluaran MMP) oleh mekanisme maklum balas.

Keradangan yang disebabkan oleh kristal

Kalsium kristal sering dijumpai dalam cecair sinovial pesakit dengan osteoarthritis, tetapi dengan episod keradangan akut leukocytosis jarang berlaku seperti dalam osteoarthrosis dan arthropathies di kristallassotsiirovannyh (contohnya, sindrom "bahu bersama Milwaukee"). Potensi Flogistichesky kristal boleh diubahsuai berhampiran faktor yg melarang. R. Terkeltaub et al (1988) menunjukkan keupayaan serum dan darah plasma dengan ketara menghalang tindak balas neutrophil granulotsitovov terhablur kalsium fosfat asas. Faktor-faktor yang menyebabkan penghambatan tersebut adalah protein yang mengikat kristal. Pemeriksaan satu protein ini - a ₂ -HS Glikoprotein (AHSr) - menunjukkan bahawa ANSG adalah perencat yang paling kuat dan khusus granulocytes neutrophil dalam kristal sambutan CPCH. AHSr - protein whey dari hepatik; ia dikenali bahawa berbanding dengan protein serum lain yang dalam kepekatan yang agak tinggi dalam tulang dan tisu galian. Tambahan pula, AHSr di dalam "noninflamed" cecair sinovial, dan dikesan pada kristal utama kalsium fosfat dalam cecair sinovial asli. Oleh itu, tidak terkecuali untuk modulasi kebarangkalian AHSr flogogennogo potensi teras kristal kalsium fosfat dalam keadaan in vivo.

Sebagai kesimpulan, kami membentangkan dua skim patogenesis osteoarthritis dicadangkan WB van den Berg et al (1999) dan M. Sarrabba et al (1996), yang menggabungkan faktor mekanikal, genetik dan biokimia.