Nivelruston korjaus ja kasvutekijät niveltulehduksen patogeneesiin

Kanssa kehittyvän biotekniikan ja erityisesti kloonauksen teknologian äskettäin intensiivisesti täydentää luetteloa kasvutekijöitä, jotka ovat anaboliset tekijät ovat tärkeitä, mutta ei täysin selkeä rooli synnyssä nivelrikko.

Ensimmäinen kasvutekijöiden ryhmä, jota käsitellään jäljempänä, ovat IGF. Ne ovat suuria määriä seerumissa, niillä on useita yhteisiä ominaisuuksia insuliinin kanssa. IGF-2 on ominaispiirteisempi kehityksen alkuvaiheessa, kun taas IGF-1 on hallitseva ryhmä, joka edustaa aikuista. Molemmat ryhmän edustajat toimivat sitomalla I-tyypin IGF-reseptoreihin. Jos IGF-2, toiminta on tuntematon, arvo IGF-1 on määritetty - se kykenee stimulirvovat proteoglykaanisynteesiä kondrosyyttien ja estävät merkittävästi katabolisia prosesseja nivelruston. IGF-1 on tärkein anabolinen stimulaatio proteoglykaanien synteesille seerumin ja synovial-nesteen sisältämien kondrosyyttien synteesissä. IGF-1 on tärkeä tekijä kondrosyyttien viljelyssä koleremian in vitro -malleissa kokeellisissa malleissa . On ehdotettu, että IGF-1 tulee synovial-nesteestä veriplasmasta. Lisäksi normaalit kondrosyytit tuottavat molemmat tekijät - IGF-1: n ja IGF-2: n ekspressio löytyy osteoartriittipotilaiden synovial membraanista ja rustosta. Normaalissa rustossa IGF-1: llä ei ole mitogeenisiä ominaisuuksia, mutta se voi stimuloida solujen lisääntymistä vaurioituneessa matriisissa, mikä viittaa osallistumiseen korjaaviin prosesseihin.

Biologisesti vaikuttavat aineet, jotka stimuloivat korjausta ja heikentävät nivelruston rappeutumista

• insuliini
• Gamma-interferoni
• Kasvuhormoni, androgeenit
• Somatomysiinit (IPF-1 ja -2)
• TGF-beeta (kudoksen kasvutekijä)
• Verihiutaleista saatu kasvutekijä
• Keskeinen fibroblastien kasvutekijä
• EFR
• Il-1-reseptoriantagonisti
• TNF-a: ta sitovat proteiinit
• Metalloproteaasien kudoksen estäjät
• ₂ -makrogloʙulin
• ai-antitrypsiinin
• Kirput, makroglobulin
• WG-antikymotrypsiini

IGF-1: n ja IGF-2: n toimintaa ohjaavat erilaiset IGF-sitovat proteiinit (IGF-SB), jotka myös tuottavat kondrosyyttejä. IGF-Sa voi toimia kantajana, ja myös niillä IGF-salpaava vaikutus eristetty nivelruston potilaiden sosteoartrozom solut tuottavat ylimäärin IGF-Sa, mikä osoittaa, että näiden vaikutusten estämiseen IGF. J. Martel-Pelletier et ai (1998), osoitti, että vaikka IGF-1 synteesi ruston nivelrikko kasvaa hieman kondrosyyttien vastata IGF-1 stimulaatioon. Kävi ilmi, että tämä ilmiö liittyy (ainakin osittain) IGF-SB: n tason kasvulla. IGF-SB: llä on suuri affiniteetti IGF: lle ja se on tärkeä biomodulaattori sen aktiivisuudesta. Tähän mennessä on tutkittu seitsemän IGF-SB-tyyppiä, IGF-SB-3: n ja IGF-SB-4: n häiriöillä on tärkeä rooli nivelrikkoon.

Toinen kasvutekijäryhmä, jolla on erilaiset vaikutukset kondrosyytteihin, sisältää verihiutaleista peräisin olevan kasvutekijän (PDGF), FGF: n ja TGF-beetan. Näitä tekijöitä tuottavat paitsi kondrosyytit, myös aktivoitunut synovitis. FGF: llä on sekä anabolisia että katabolisia ominaisuuksia riippuen nivelruston pitoisuudesta ja tilasta. PDGF osallistuu nivelruston VKM-homeostaasin ylläpitämiseen eikä sillä ole ilmeisiä mitogeenisia ominaisuuksia. Tämän kasvutekijän tiedetään olevan kyky tehostaa proteoglykaanien synteesiä ja vähentää niiden hajoamista.

TGF-beeta on erityisen kiinnostava tutkittaessa rooliaan niveltulehduksen patogeneesiä. Hän on jäsenenä suuressa TGF-superperheessä, sillä on yhteisiä toiminnallisia ja signalointitekijöitä uusilla BMP: n kasvutekijöillä (luun morfogeneettiset proteiinit).

TGF-beeta - pleiotrooppinen tekijä: toisaalta, se on immunosuppressiivisia ominaisuuksia, toisaalta - se on kemotaktinen tekijä ja voimakas stimulaattori fibroblastien proliferaatiota. TGF-beetan ainutlaatuiset ominaisuudet ovat kyky inhiboida entsyymien vapautumista eri soluista ja lisätä merkittävästi entsyymi-inhibiittoreiden tuotantoa (esim. TIMP). TGF-beeta pidetään tärkeänä tulehduksen aiheuttamien kudosvaurioiden säätelijänä. Niinpä nivelruston kudoksessa TGF-beeta stimuloi merkittävästi matriisin tuotantoa kondrosyyttien avulla erityisesti tämän tekijän aikaisen altistumisen jälkeen. Normaali rusto ei tunne TGF-beetaa. OA: n potilailla TGF-P stimuloi aggrekaanin ja pienien proteoglykaanien tuotantoa nivelrustossa.

Monet solut, erityisesti kondrosyytit, tuottavat TGF-beetaa. Se vapautuu piilevässä muodossa, joka liittyy erityiseen proteiiniin, jota kutsutaan "latenssiin liittyvään proteiiniin" (BAL). Tämän proteiinin dissosiaatio suoritetaan proteaaseilla, joita tuotetaan suurilla määrillä tulehtuneissa kudoksissa. TGF-beetan lisäksi, joka on tuotettu aktivoiduilla soluilla, tämän tekijän piilevä muoto on tärkeä osa TGF-beetan reaktiokykyä kudoksessa paikallisen vahingon jälkeen. TGF-beeta merkittävässä määrin sisältyy niveltulehduksen synovial-nesteeseen, synovial membraaniin ja rustoon. Vaurioituneiden kudosten alueilla, joissa esiintyy tulehduksellisia infiltraatteja, havaitaan TNF: n ja IL-1: n ekspressiota, kun taas alueilla, joilla on fibroosi-ilmiöitä, havaitaan vain TGF-beetan ekspressiota.

TGF-beetan osteoartriittipotilaiden saamien kondrosyyttien viljelmän inkubointi aiheuttaa näiden solujen huomattavan kasvun proteoglykaanien synteesissä. Normaalien kondrosyyttien TGF-beetan stimulointi aiheuttaa proteoglykaanien synteesin lisääntymistä vasta monta inkuboivaa päivää. Ehkä tämä aika on tarpeen muuttaa solujen fenotyyppiin vaikutuksen alaisena TGF-beeta (esim muuttaa ns osastoimalla proteoglykaanien: juuri muodostuneen proteoglykaanien sijaitsevat vain kondrosyyttien ympärillä).

On tunnettua, että kasvutekijöiden, erityisesti TGF-beetan, synteesin aktivaatio on tärkeä yhteys munuaisen ja maksafibroosin patogeneesiin, arven muodostuminen haavan paranemisen aikana. Kondrosyyttien kuormituksen lisääntyminen in vitro johtaa TGF-beetan hyperproprimiseen, kun taas proteoglykaanien synteesin väheneminen raajojen immobilisoinnin jälkeen voidaan tasoittaa TGF-beetalla. TGF-beeta indusoi nivelten marginaalista vyöhykkeellä osteofyyttien muodostumista mekanismina, joka mukautuu kuormituksen muutoksiin. IL-1, joka aiheuttaa kohtalaisen tulehdusprosessin synoviaan vasteena nivelvaurioille, edistää kondrosyyttien muodostumista modifioidulla fenotyypillä, mikä tuottaa liiallista määrää.

Toistuva paikallinen injektio rekombinantti TGF-beeta suurina pitoisuuksina johti osteoartriitin kehittymisessä hiirissä C57B1 linja - muodostumista osteophytes, joka on ominainen ihmisen nivelrikko, ja merkittävä menetys proteo- "aaltoilevat raja" alue.

Ymmärtää TGF-beetan ylimäärä on tunnettua muuttaa rusto, on huomattava, että altistuminen TGF-P indusoi ominaisuuden fenotyypin kondrosyyttien muutos alaluokan syntetisoitiin proteoglykaanien ja rikkoo normaalin integraation ECM komponentteja. Ja IGF-1 ja TGF-beeta stimuloi proteoglykaanien synteesiä kondrosyyttien viljeltiin alginaatti, mutta jälkimmäinen aiheuttaa myös ns osastointi proteoglykaanien. Lisäksi todettiin, että TGF-beeta parantaa kollagenaasi-3 (MMP-13) aktivoitujen kondrosyyttien että poikkeaa yleisestä käsitteestä TGF-beeta tekijänä, joka päinvastoin vähentää vapautumista tuhoisa proteaaseja. Vaikka ei ole tiedossa, liittyykö TGF-beeta-indusoidun MMP-13: n synteesi OA: n patogeneesiin. TGF-beeta ei ole ainoastaan stimuloi proteoglykaanin synteesiä, mutta myös niiden kertymistä nivelsiteiden ja jänteiden, lisäämällä jäykkyyttä ja vähentää liikerataa nivelissä.

CIP ovat TGF-beeta -perheperheen jäseniä. Jotkut niistä (CML-2, CML-7 ja CMS-9) ovat ominaisia stimuloi proteoglykaanien synteesiä kondrosyytteillä. CMP: t suorittavat vaikutuksensa sitomalla spesifisiin reseptoreihin solun pinnalla; TGF-beetan ja CMS: n signalointireitit ovat jonkin verran erilaiset. Kuten TGF-beeta, CMP: n signaali välitetään seriin / treoniinikinaasin tyypin I ja II reseptorikompleksin kautta. Tässä kompleksissa tyypin II reseptori istransi fosforyloi ja aktivoi tyypin I reseptorin, joka lähettää signaalin Smadin signaalimolekyyleille. Smad-signaalin vastaanottamisen jälkeen ne ovat nopeasti fosforyloineet. Nyt tiedetään, että Smad-1, -5 ja -8 on fosforyloitu CMP: n signaalitielle ja Smd-2: lle ja Smad-3: lle TGF-beeta-signalointireitillä. Sitten nimetty Smad liittyy Smad-4: ään, joka on yhteinen kaikkien TGF-beeta-superperheiden edustajien signalointireitteihin. Tämä tosiasia selittää ristikkäisfunktioiden esiintymisen TGF-beeta -perheperheen jäsenissä samoin kuin TGF-beeta- ja CMS-signalointiväylien keskinäisen eston ilmiö kilpailemalla yhteisiä komponentteja. Ei niin kauan, tunnistettiin toinen Smad-proteiinien luokka, jota edustaa Smad-6 ja -7. Nämä molekyylit toimivat TGF-beetan ja CML: n signalointireittien säätelijöinä.

Huolimatta siitä, että stimuloiva vaikutus komission pitkään, proteoglykaanien synteesiä, ovat tunnettuja säätelijänä toimintaa nivelruston edelleen kiistanalainen johtuen tunnettu kyky aiheuttaa erilaistamattomuus ILC solujen stimuloivat kalkkeutumista ja luun muodostusta. M. Enomoto-Iwamoto ja työtoverit (1998) ovat osoittaneet, että vuorovaikutus ILC ILC-tyypin II reseptori tarvitaan ylläpitämään kondrosyyttien erilaistunutta fenotyyppiä ja valvonnan niiden leviämisen ja hypertrofiaa. LZ Sailorin ja muiden kirjoittajien (1996) mukaan CmP-2 tukee kondrosyyttien fenotyyppiä viljelyssä 4 viikon ajan aiheuttamatta niiden hypertrofiaa. KMP- 7 (identtinen osteogeeninen proteiini-1) tukee pitkiä kypsä kondrosyyttifenotyypin ruston viljeltiin alginaattia.

KMP-2: n ja -9: n lisääminen hiirien polviliitoksiin kasvatti proteoglykaanien synteesiä 300%: lla ja merkittävästi enemmän kuin TGF-beeta. Kiihottava vaikutus kuitenkin osoittautui tilapäiseksi, ja muutaman päivän kuluttua synteesin taso palautui alkuperäiseen. TGF-beeta aiheutti pidemmän proteoglykaanisynteesin stimulaation, mikä johtuu todennäköisesti TGF-beetan autoinduktiosta ja condrosyyttien herkistämisestä tähän tekijään.

TGF-beeta on vastuussa muodostumista hondrofitov joka voidaan pitää ei-toivottuja vaikutuksia sen toiminta, KMP- 2 edistää myös muodostumista hondrofitov, mutta muissa nivelen reunaosan (pääasiassa kasvu levy).

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]

Kouristusmorfogeeniset proteiinit

Ruston morfogeneettiset proteiinit (CMP-1 ja -2) - yksi useampaa edustajaa superperheen TGF-beeta tarvitaan ruston muodostumisen raajan kehityksen aikana. HMP-1: n geenin mutaatio aiheuttaa chondrodysplasiaa. Ehkä KMP: llä on valikoivampi, rustoon suuntautuva profiili. Huolimatta siitä, että TGF-beeta ja CML kykenevät stimuloimaan kondrosyyttejä, ne voivat toimia monilla muilla soluilla, joten niiden käyttö rustokorjaukseen voi liittyä sivuvaikutuksiin. CMP molemmat ruston terveillä ja sairaiden nivelten nivelrikko, ne edistävät nivelruston korjautumista ECM jälkeen entsymaattisen hajoamisen samalla säilyttää normaali fenotyyppi.

[9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22]

Kasvutekijöiden synergisyys

Yksi kasvutekijä kykenee indusoimaan itseään samoin kuin muita kasvutekijöitä, tämä vuorovaikutus on hienosäätöinen. Esimerkiksi FGF yhdessä muiden kasvutekijöiden kanssa parantaa nivelruston korjaamista traumaattisen vian jälkeen. IGF-1 yhdessä TGF-beetan kanssa indusoi merkittävästi kondrosyyttien normaalia fenotyyppiä, kun niitä viljellään in vitro. Osoitettiin, että TGF-beeta häiritsee IGF-1: n ja IGF-SB: n tuottamista ja myös defosforyloi IGF-1-reseptorin, stimuloi IGF-1: n sitoutumista. Hiirien vahingoittumattomassa rustossa havaittiin IGF-1: n synergiaa monilla kasvutekijöillä. Kondrosyyttien lievää reaktiota IGF-1: ssä ei kuitenkaan voida tasoittaa käyttämällä yhdessä muiden kasvutekijöiden kanssa.

Anabolisten ja tuhoisien sytokiinien vuorovaikutus

Kasvutekijät osoittavat monimutkaisen vuorovaikutuksen IL-1: n kanssa. Esimerkiksi kondrosyyttien esi-altistus FRF: ssä lisää proteaasien vapautumista IL-1-altistuksen jälkeen; ehkä tämä johtuu IL-1-reseptorien ilmentymisen lisääntymisestä. PDGF stimuloi myös proteaasien IL-1-riippuvaista vapautumista, mutta se vähentää proteoglykaanisynteesin IL-1-välitteistä inhibitiota. Tämä voi tarkoittaa sitä, että jotkut kasvutekijät voivat samanaikaisesti edistää ruston korjaamisen prosessia ja edistää sen hävittämistä. Muut kasvutekijät, kuten IGF-1 ja TGF-P, stimuloivat synteesi nivelen matriisin ja inhiboivat IL-1-välitteisen nivelruston rappeutumisen, ts niiden toiminta liittyy vain kudosten korjaukseen. Tällainen vuorovaikutus ei riipu kondrosyyttien IL-1 altistuksesta. Mielenkiintoista on, että kinetiikka IL-1 ja TGF-beeta voi olla erilaisia vaikutuksia: kyky TGF-beeta estää nivelruston rappeutumisen pelkistetään sen hidas toiminta TIMP-mRNA: n. Toisaalta hNOC: n ja N0: n taso kasvaa TGF-beetan puuttuessa. Ottaen huomioon NO-riippuvaiseen estävä vaikutus IL-1: proteoglykaanisynteesiä kondrosyytit, voimme selittää, miksi voimme havaita paljon vahvempia TGF-beeta IL-1-riippuvainen synteesin estyminen proteglikanov verrattuna tuhoaminen proteoglykaanien in vivo.

Kun hiirillä, jotka injektoitiin nivelensisäisesti IL-1 ja kasvutekijöiden on osoitettu, että TGF-beeta merkittävästi antagonisoi IL-1-välitteinen estäminen proteoglykaanin synteesin nivelruston, kun taas ILC-2 ei kykene tällaiseen kumoaminen: stimuloivan sen täyden potentiaalin inhiboi IL-1: tä jopa CMP-2: n suuren pitoisuuden ollessa kunnossa. On huomattava, että ilman IL-1 KMP- 2 merkittävästi stimuloidaan proteoglykaanisynteesi voimakkaampi kuin TGF-beeta).

Proteoglykaanien synteesin vaikutuksen lisäksi TGF-beeta vaikuttaa merkittävästi myös IL-1-indusoidun proteoglykaanipitoisuuden vähenemiseen rustossa. Ehkäpä, riippuen IL-1: n ja TGF-beetan suhteellisesta pitoisuudesta, proteoglykaanien pitoisuus pienenee tai kasvaa. Mielenkiintoista on, että edellä kuvattu resistenssi IL-1 ja TGF-beeta havaittiin paksuus ruston, mutta näitä vaikutuksia ei reunojen lähellä hondrofitov nivelpintojen. Koulutus hondrofitov aiheuttama TGF (3, joka vaikuttaa kondrogeenisten solujen luukalvon, aiheuttaen kehittäminen kondroblastit ja laskeuman proteoglykaanien. Ilmeisesti, etihondroblasty ole herkkä IL-1.

HL Glansbeek et ai (1998) ovat tutkineet kyky TGF-beeta-2 ja ILC vastustaa inhibitiota proteoglykaanien synteesiä, että nivelet niveltulehdukset hiirten zimozanindutsirovannym (eli "puhdas" malli IL-1 aiheuttama tulehdus). Intra-TGF-beeta merkittävästi torjua inhibitio proteoglykaanin synteesin indusoiman tulehduksen, kun taas ILC-2 oli melkein kyvytön vastapainoksi tämä IL-1-riippuvainen prosessi. Toistuvia injektioita TGF-P polven koe-eläinten merkittävästi stimuloidaan proteoglykaanisynteesiä kondrosyyttien, osaltaan säilyttäminen nykyisten ruston proteoglykaanien atrofinen tulehdus, mutta ei estä tulehduksellinen prosessi.

Kun tutkitaan proteoglikansinteziruyuschey kondrosyyttien toiminnon käyttäen kokeellisia malleja nivelrikko eläimet ovat aina huomattava kohonneet ja stimuloimalla proteoglykaanien synteesiä alkuvaiheessa OAB Toisin tulehduksellisten malleja, joissa merkittävä synteesin eston havaitaan (IL-1 -zavisimyyprotsess). Lisääntynyt aktiivisuus anabolisia tekijöistä, mukaan lukien kasvutekijät, havaitaan nivelrikko, eliminoi toiminta suppressori-sytokiinien, kuten IL-1. Kasvutekijöistä tärkein on TGF-beeta; CIC-2: llä ei todennäköisesti ole merkittävää roolia tässä prosessissa. Vaikka IGF-1 kykenee stimuloimaan proteoglykaanin synteesiä in vitro, olosuhteissa in vivo on ominaisuus ei havaittu paikallisesti IGF-1. Ehkä tämä johtuu siitä, että tämän kasvutekijän endogeeninen taso on optimaalinen. Myöhemmissä vaiheissa nivelrikon oireet näkyvät inhibitio proteoglykaanin synteesin, mikä johtuu todennäköisesti määräävä vaikutus IL-1 ja epäonnistuminen kasvutekijöiden torjumaan se johtui aktiivisuutta.

Growth factor -analyysi STR / ORT-hiirillä spontaaniin osteoartroosiin osoitti TGF-R- ja IL-1-mRNA: n tason nousua vaurioituneessa rustossa. On huomattava, että TGF-beeta aktivointi piilevästä muodosta on tärkeä osa kudoksen korjausta. TGF-beeta-roolin ymmärtäminen vaikeuttaa TGF-beeta-tyypin II reseptoreiden ekspression tutkimisen tuloksia ACL-linjan kaneissa. Välittömästi osteoartriitin indusoitumisen jälkeen havaittiin näiden reseptorien alentunut taso, mikä osoittaa TGF-beetan riittämättömän signaalitoiminnon. Mielenkiintoista on, että puutteellinen reseptorin TGF-beeta 11-tyypin hiirissä spontannogoosteoartroza merkkejä havaitaan, mikä osoittaa myös tärkeä rooli signaloinnin toiminto TGF-beetan heikkeneminen ruston korjaus ja nivelrikko kehitystä.

Absoluuttinen kasvutekijät sisältöä nivelissä nivelreumapotilailla tai nivelrikko voi olla osoitus niiden mahdollisesta roolista patogeneesissä näitä sairauksia. Kuitenkin, huolimatta siitä, että liitokset nivelrikko ja nivelreuma on korkea pitoisuus kasvutekijöiden, luonne hajoamisen ja korjaus sekä sairaudet ovat täysin erilaisia. Voi olla myös muita vielä tunnistamattomia tekijöillä on merkittävä rooli patogeneesissä näiden sairauksien tai muiden näkökohtien tutkittavien ilmiöiden määritetään hajoamisen ja korjaus kudoksissa nivelissä (esim., Ekspressiota tiettyjen reseptorien kondrosyyttien pinnalla, liukoisia reseptoreita, sitovat proteiinit, tai epätasapaino anaboliset ja tuhoisat tekijät).