תיקון של הסחוס המפרקי ואת גורמי הצמיחה הפתוגנזה של osteoarthritis

הודות להתקדמות הביוטכנולוגיה, ובייחוד לטכנולוגיית שיבוט, לאחרונה רשימה הולכת וגדלה של גורמי גדילה, אשר, בהיותם גורמים אנבוליים, ממלאים תפקיד חשוב אך לא מובן לחלוטין בפתוגנזה של אוסטאוארתריטיס.

הקבוצה הראשונה של גורמי הצמיחה, אשר יידונו להלן, הם IGF. הם נמצאים בכמויות גדולות שנמצאו בסרום, יש מספר תכונות נפוצות עם אינסולין. IGF-2 אופייני יותר לשלב ההתפתחות העוברי, ואילו IGF-1 הוא נציג הקבוצה הדומיננטית בבוגר. שני נציגים של קבוצה זו לפעול על ידי מחייב את סוג אני קולטנים IGF. אם הפונקציה של IGF-2 אינה ידועה, הערך של IGF-1 כבר נקבע - הוא מסוגל לעורר את הסינתזה של proteoglycans ידי chondrocytes ומעכבים באופן משמעותי תהליכים catabolic בסחוס המפרקי. IGF-1 הוא גירוי אנבוליים הראשי לסינתזה של proteoglycans ידי chondrocytes, נוכח בסרום ונוזל סינוביאלי. IGF-1 הוא גורם חשוב לטיפוח chondrocytes מודלים ניסיוניים של מודלים במבחנה של כולרמיה . הוא הציע כי IGF-1 מזין את הנוזל הסינוביאלי מ פלסמה הדם. בנוסף, chondrocytes נורמלי לייצר שני גורמים - הביטוי של IGF-1 ו IGF-2 נמצא הממברנה הסחוסית הסחוס של חולים עם osteoarthritis. ב סחוס רגיל, IGF-1 אין תכונות mitogenic, אבל זה יכול לעורר את התפשטות תאים במטריצה פגום, אשר מצביע על השתתפות בתהליכים פיצויים.

חומרים פעילים ביולוגית המעודדים פיצוי ומדכאים את השפלת הסחוס המפרקי

• אינסולין
• גמא אינטרפרון
• הורמון גדילה, אנדרוגנים
• סומאטומדינים (IPF-1 ו- -2)
• TGF-Beta (גורם לגידול רקמות)
• גורם הגדילה נובע מטסיות הדם
• גורם הצמיחה העיקרי של fibroblasts
• EFR
• אנטגוניסט קולטן 1-IL
• TNF- מחייב חלבונים
• מעכבי רקמות של metalloproteases
• ₂ -makrogloʙulin
• אלפא-אנטיטריפסין
• הפרעושים, makroglobulin
• PG-antichimotripsin

הפעולות של IGF-1 ו IGF-2 נשלטים על ידי חלבונים שונים IGF מחייב (IGF-SB), אשר מיוצרים גם על ידי chondrocytes. IGF-Sa יפעלו כנשא, וגם בעלי פעילות חסימת-IGF מבודד הסחוס במפרק של תאים sosteoartrozom חולים לייצר כמות עודפת של IGF-Sa, המציין כי חסימת ההשפעות הללו של IGF. ג 'יי Martel-Pelletier ושותפים שיתוף (1998) הראו כי למרות סינתזה של IGF-1 בסחוס עם אוסטיאוארתריטיס עולה, chondrocytes להגיב גרוע לגירוי של IGF-1. התברר כי תופעה זו קשורה (לפחות בחלקו) עם עלייה ברמת IGF-SB. IGF-SB יש זיקה גבוהה עבור IGF והוא biomodulator חשוב של פעילותה. עד כה, שבעה סוגים של IGF-SB נחקרו, הפרעה של IGF-SB-3 ו IGF-SB-4 תקנה משחק תפקיד חשוב osteoarthritis.

קטגוריה נוספת של גורמי צמיחה המציגים השפעות שונות על chondrocytes כולל טסיות נגזר גורם הצמיחה (PDGF), FGF ו TGF-Beta. גורמים אלה מיוצרים לא רק על ידי chondrocytes, אלא גם על ידי סינוביטיס מופעל. FGF יש גם תכונות אנבוליות וקטבוליות בהתאם לריכוז ומצב הסחוס המפרקי. PDGF לוקח חלק בשמירה על הומאוסטזיס VKM של הסחוס המפרקי, ללא מאפיינים מיטוגניים ברורים. עבור גורם זה גדילה, את היכולת לשפר את הסינתזה של proteoglycans ולהפחית השפלה שלהם ידוע.

TGF-Beta היא עניין מיוחד במונחים של לימוד תפקידו הפתוגנזה של osteoarthritis. הוא חבר של TGF superfamily גדול, יש תכונות פונקציונליות ו איתות משותף עם גורמי הצמיחה שהתגלו לאחרונה של BMP (חלבונים morphogenetic העצם).

TGF-beta-pleiotropic גורם: מצד אחד, יש לו תכונות immunosupressive, מצד שני - זה גורם chemotactic ו מגרה חזק של התפשטות fibroblasts. המאפיינים הייחודיים של TGF-Beta הם היכולת לעכב את שחרורם של אנזימים מתאי שונים באופן משמעותי להגדיל את הייצור של מעכבי אנזים (למשל, TIMP). TGF-beta נחשב רגולטור חשוב של נזק לרקמות עקב דלקת. אז, ברקמה של הסחוס המפרקי, TGF-Beta מגרה באופן משמעותי את הייצור של המטריצה על ידי chondrocytes, במיוחד לאחר חשיפה מראש עם גורם זה. סחוס רגיל אינו רגיש ל- TGF-Beta. בחולים עם OA, TGF-P מגרה את הייצור של aggrecan ו proteoglycans קטן של הסחוס המפרקי.

TGF-Beta מיוצר על ידי תאים רבים, chondrocytes בפרט. הוא משוחרר בצורה סמויה הקשורים חלבון מיוחד בשם "חלבון הקשורים חביון" (BAL). דיסוציאציה עם חלבון זה מתבצעת על ידי פרוטאזות, אשר מיוצרים בכמויות גדולות ברקמות דלקתיות. מלבד TGF-Beta, אשר מיוצר על ידי תאים מופעלים, הטופס החבוי של גורם זה הוא מרכיב חשוב של תגובתיות של TGF ביתא ברקמה לאחר נזק מקומי. TGF-Beta בכמות משמעותית הוא הכיל בנוזל הסינוביאלי, קרום מזויף הסחוס של המפרק מושפע osteoarthritis. בשנת אתרי רקמות פגועות שם מחלחל דלקתי לזהות Coexpression של TNF ו- IL-1, ואילו באזורים עם סימני סיסטיק לזהות רק את הביטוי של בטא TGF.

הדגירה של התרבות של chondrocytes המתקבל מחולים עם osteoarthritis עם TGF ביתא גורם לעלייה משמעותית של סינתזה של proteoglycans על ידי תאים אלה. גירוי של בטא-בטא של chondrocytes נורמלי גורם לעלייה סינתזה של proteoglycans רק לאחר ימים רבים של הדגירה. אולי הפעם יש צורך לשנות את הפנוטיפ של תאים תחת השפעת TGF-beta (למשל, לשנות את מידור כביכול של proteoglycans: proteoglycans שהוקמה זה עתה נמצאים ממש מעבר chondrocytes).

ידוע כי הפעלת הסינתזה של גורמי גדילה, בפרט, TGF-Beta, היא חוליה חשובה בפתוגנזה של פיברוזיס כליות וכבד, היווצרות צלקת במהלך ריפוי פצעים. עלייה בעומס על chondrocytes במבחנה מוביל hyperproduction של TGF ביתא, ואילו ירידה בסינתזה של proteoglycans לאחר אימוביליזציה איבר יכול להיות מפולס על ידי ביתא TGF. TGF-beta גורם ליצירת אוסטאופיטים באזור השוליים של המפרקים כמנגנון להסתגל לשינויים בעומס. IL-1, גרימת תהליך דלקתי מתון ב synovia בתגובה נזק משותף, מקדם היווצרות chondrocytes עם פנוטיפ שונה, אשר מייצרים כמות מופרזת.

זריקה מקומית חוזרות של בטא TGF רקומביננטי בריכוזים גבוהים הובילה להתפתחות דלקת מפרקים ניוונית קו עכברים C57B1 - היווצרות osteophytes, וזה מאפיין של דלקת מפרקים ניוונית האדם, ואת אובדן משמעותי של proteoglycans באזור "הגבול גלי".

כדי להבין את TGF-beta העודף ידוע לשנות את הסחוס, יש לציין כי החשיפה של TGF-P גורמת פנוטיפ אופייני proteoglycans המסונתז תת שינוי הכונדרוציטים ופר של האינטגרציה הנורמלית של רכיבי ECM. ו IGF-1 ו-בטא TGF מעודד סינתזה של proteoglycans ידי chondrocytes בתרבית אלגינט, אבל האחרון גם גורם proteoglycans שנקרא מידור. יתר על כן, נמצא כי ל- TGF-beta משפר collagenase-3 (MMP-13) ב chondrocytes מופעל כי סוטה מן התפיסה הכללית של TGF-beta כגורם להפך מפחית את שחרורו של פרוטאזות הרסני. למרות שזה לא ידוע אם TGF-Beta- המושרה סינתזה של MMP-13 מעורב הפתוגנזה של OA. TGF-beta אינו רק מגרה סינתזה proteoglycan, אלא גם תורם בתצהיר שלהם הרצועות והגידים, הגדלת קשיחות צמצום טווח תנועה במפרקים.

CIP הם חברים של TGF-Beta superfamily. חלק מהם (CML-2, CML-7 ו- CMS-9) יש את המאפיין של גירוי סינתזה של proteoglycans ידי chondrocytes. CMPs לבצע את ההשפעות שלהם על ידי מחייב קולטנים ספציפיים על פני התא; מסלולי האיתות של TGF-Beta ו- CMS שונים במקצת. כמו TGF-Beta, האות של ה- CMP מועבר דרך סוג serine / threonine קינאז I ו- II קולטן מורכבים. בקומפלקס זה, הקולטן מסוג II istrans-phosphorylated ומפעיל את הקולטן מסוג I, אשר מעביר את האות למולקולות האות הנקרא Smad. לאחר קבלת האות Smad, הם phosphorylated במהירות. עכשיו ידוע כי Smad-1, -5 ו -8 הם phosphorylated במסלול האות של CMP, ו- Smd-2 ו- Smad-3 במסלול איתות TGF-Beta. אז נקראת סאמד קשורה לסמד 4, שהיא נפוצה במסלולי האיתות של כל נציגי משפחת TGF-Beta. עובדה זו מסבירה את נוכחותם של הפונקציות הצולבות בקרב חברי ה- TGF-beta superfamily, כמו גם את תופעת העיכוב ההדדי של מסלולי איתות ה- TGF-Beta ו- CMS על ידי תחרות על רכיבים משותפים. לפני זמן לא רב, זוהה סוג נוסף של חלבונים של סאמד, המיוצג על ידי סאמד 6 ו -7. מולקולות אלה פועלות כרגולטורים של מסלולי האיתות של TGF-Beta ו- CML.

למרות העובדה כי ההשפעה ממריצה על הנציבות במשך זמן רב, הסינתזה של proteoglycans, ידועות תפקידם המסדיר את הפונקציה של סחוס במפרק נשארת שנויה במחלוקת בשל היכולת הידועה לגרום dedifferentiation של תאי ILC לגרות את היווצרות הסתיידות עצמות. M. Enomoto-איוואמוטו ועמיתים לעבודה (1998) הראו כי אינטראקציה עם קולטן ILC ILC-Type II נדרש כדי לשמור על הפנוטיפ הנבדל של כונדרוציטים ובקרה של שגשוג יתר שלהם. לדברי LZ המלח ואת שיתוף מחברים (1996), CmP-2 תומך פנוטיפ של chondrocytes בתרבות במשך 4 שבועות ללא גרימת היפרטרופיה שלהם. CMP-7 (זהה חלבון osteogenic-1) שמרה זמן רב על הפנוטיפ של chondrocytes בוגרת של סחוס articular מעובדים alginate.

המבוא של KMP-2 ו -9 לתוך המפרקים הברך של עכברים הגביר את הסינתזה של proteoglycans על ידי 300%, באופן משמעותי יותר מאשר TGF ביתא. עם זאת, אפקט מגרה התברר להיות זמני, ואחרי כמה ימים את רמת הסינתזה חזר המקורי. TGF-Beta גרמה לגירוי ארוך יותר של סינתזה proteoglycan, וזה כנראה בשל autoinduction של TGF ביתא ורגישות של chondrocytes לגורם זה.

TGF-beta אחראי hondrofitov ההיווצרות שיכול להיחשב תופעות בלתי רצויות של הפעולה שלה, KMP-2 גם מקדם את הקמתה hondrofitov, אבל בחלק קצה במפרק אחר (בעיקר צלחת הצמיחה).

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

חלבונים מורפוגנטיים

חלבונים מורפוגנטיים של הסחוס (XMP-1 ו- -2) הם נציג נוסף של ה- TGF-Beta, אשר הכרחי ליצירת הרקמה הסחוסית במהלך התפתחות הגפיים. המוטציה של הגן של HMP-1 גורמת chondrodysplasia. אולי, ל- KMP יש פרופיל סלקטיבי יותר, סחוס. למרות העובדה כי TGF-Beta ו CMP מסוגלים לעורר chondrocytes, הם יכולים לפעול על תאים רבים אחרים, ולכן השימוש שלהם לתיקון סחוס יכול להיות מלווה תופעות לוואי. שני סוגי CMPs נמצאים הסחוס של המפרקים הבריאים מושפעים osteoarthrosis, הם לתרום לתיקון של ECM של הסחוס המפרקי לאחר השפלה אנזימטית, תמיכה פנוטיפ רגיל.

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

סינרגיות של גורמי גדילה

גורם גדילה אחד מסוגל לעורר את עצמו, כמו גם גורמי גדילה אחרים, אינטראקציה זו היא מוסדרת היטב. לדוגמה, FGF יחד עם גורמי גדילה אחרים מספקים תיקון יעיל יותר של הסחוס המפרקי לאחר פגם טראומטי. IGF-1 יחד עם TGF-beta לגרום באופן טבעי פנוטיפ נורמלי של chondrocytes כאשר הם מעובדים במבחנה. זה הוכח כי TGF ביתא מפריע הייצור של IGF-1 ו IGF-SB, וגם dephosphorylates קולטן IGF-1, מגרה את הכריכה של IGF-1. ב הסחוס שלם של עכברים, סינרגיזם של IGF-1 עם גורמי גדילה רבים נצפתה. עם זאת, תגובה קלה של chondrocytes ב IGF-1 לא יכול להיות מפולסים באמצעות בשילוב עם גורמי גדילה אחרים.

אינטראקציה של ציטוקינים אנבוליים והרסניים

גורמי גדילה מפגינים אינטראקציה מורכבת עם IL-1. לדוגמה, חשיפה מראש של chondrocytes ב FRF מגביר את שחרורו של proteases לאחר חשיפה IL-1; אולי, זה נובע מגידול הביטוי של קולטנים IL-1. PDGF גם מגרה שחרור IL-1 של פרוטאזות IL, אבל זה מפחית עיכוב IL-1 בתיווך של סינתזה proteoglycan. זה עשוי אומר כי כמה גורמי גדילה יכול לעורר בו זמנית את תהליך תיקון הסחוס ולתרום להרס שלה. גורמי גדילה אחרים כגון IGF-1 ו- TGF-P, להמריץ את הסינתזה של מטריקס במפרק ומעכבות IL-1 בתיווך השפלה של הסחוס במפרק, דהיינו הפעילות שלהם קשורה רק עם תיקון רקמות. אינטראקציה כזו אינה תלויה בחשיפה מראש של כונדרוציטים IL-1. מעניין, קינטיקה של IL-1 ו- TGF-beta עשויה להיות השפעות שונות: היכולת של בטא TGF לעכב הידרדרות של סחוס במפרק מצטמצמת לפעולה שלה האיטית של mRNA TIMP. מצד שני, יש עלייה ברמת hNOC ו- N0 בהעדר TGF-Beta. בהינתן ההשפעה המדכאת תלוי NO של IL-1 על סינתזת proteoglycan ידי chondrocytes, נוכל להסביר מדוע אנו צופים התנגדות הרבה יותר חזקה כדי עיכוב-בטא TGF IL-1-תלוי של proteglikanov סנתז לעומת חורבן proteoglycans in vivo.

במחקר בעכברים, אשר הוזרק תוך articularly IL-1 ו- גורמי גדילה הוכחו כי TGF-beta משמעותית אנטגוניזם IL-1 עיכוב בתיווך של סינתזת proteoglycan של סחוס במפרק, ואילו ILC-2 הוא לא מסוגל נגד כגון: מלוא פוטנציאל הגירוי שלה מעכב IL-1 אפילו במצב של ריכוז גבוה של CMP-2. ראוי לציין כי בהעדר IL-1, CML-2 עורר את הסינתזה של proteoglycans הרבה יותר מאשר TGF ביתא).

בנוסף להשפעה של סינתזה של proteoglycans, TGF-Beta גם משפיע באופן משמעותי על ירידה ב- IL-1 המושרה בתוכן proteoglycan בסחוס. אולי, בהתאם לריכוז היחסי של IL-1 ו- TGF-Beta, התוכן של proteoglycans פוחת או עולה. מעניין לציין כי הנטייה של IL-1 ו- TGF-Beta נצפתה בעובי הסחוס, אך לא הייתה תופעה כזו ליד הכונדרופיטים בשולי המשטחים המשותפים. Hondrofitov חינוך מושרה על ידי TGF (3, אשר משפיע על תאי chondrogenic ב הפריאוסט, יכול לגרום להתפתחות של chondroblasts בתצהיר של proteoglycans. ככל הנראה, etihondroblasty לא רגיש IL-1.

HL Glansbeek ואח (1998) למד את היכולת של TGF-beta-2 ו- ILC לנטרל עיכוב של הסינתזה של proteoglycans במפרקים מעכברי מפרקי zimozanindutsirovannym (למשל, "טהור" מודל של IL-1-induced דלקת). ממשל Intra-מפרקית של בטא TGF נוטרל באופן משמעותי עיכוב של סינתזת proteoglycan המושרה על ידי דלקת, ואילו ILC-2 היה כמעט מסוגלים לנטרל IL-1-תלוי זה תהליך. הזרקות חוזרות של TGF-P בברך של חי המבחן משמעותיות מגורת סינתזת proteoglycan ידי chondrocytes, תרמו לשימור proteoglycans סחוס הקיים דלקת אטרופית, אך לא לעכב את התהליך הדלקתי.

כאשר לומד proteoglikansinteziruyuschey פונקציה הכונדרוציטים באמצעות מודלים ניסיוניים של דלקת מפרקים ניוונית בחיות ציינו תמיד רמות גבוהות ועידוד של הסינתזה של proteoglycans בשלבים המוקדמים של OAB בניגוד למודלים הדלקתיים שבה עיכוב משמעותי של סינתזה הוא ציין (IL-1 -zavisimyyprotsess). פעילות מוגברת של גורמי אנבוליים, כולל גורמי גדילה, הוא ציין osteoarthritis, מבטלת פעולה של ציטוקינים מדכא כגון IL-1. בין גורמי הצמיחה, החשוב ביותר הוא TGF-Beta; CIC-2 לא סביר לשחק תפקיד משמעותי בתהליך זה. למרות IGF-1 הוא מסוגל לעורר סינתזה proteoglycan במבחנה, בתנאי in vivo הוא נכס לא נצפתה עם יישום מקומי של IGF-1. אולי זה בגלל העובדה כי רמת אנדוגני של גורם זה הוא גידול אופטימלי. בשלבים מאוחרים יותר של תסמיני דלקת מפרקים ניוונית להופיע עיכוב של סינתזת proteoglycan, כנראה עקב השפעה דומיננטית של IL-1 ו- הכישלון של גורמי גדילה נגדן בשל פעילות נמוכה.

ניתוח גורמי גדילה בעכברי STR / ORT עם osteoarthrosis ספונטני הראה עלייה ברמת TRF-R ו- IL-1 mRNA בסחוס הפגוע. יש לציין כי ההפעלה של TGF-Beta מן הטופס החבוי הוא מרכיב חשוב של תיקון רקמות. הבנת התפקיד של ביתא TGF מסבך את תוצאות המחקר של ביטוי של קולטנים מסוג TGF-Beta II בארנבונים של קו ACL. מיד לאחר אינדוקציה של osteoarthritis, רמה מופחתת של קולטנים אלה זוהתה, אשר מציין פונקציה האות לא מספיק של TGF ביתא. מעניין, את סימני spontannogoosteoartroza עכברי 11-סוג TGF-beta קולטן בחסר מזוהים, אשר גם מציין את התפקיד החשוב של איתות פונקציה של בטא TGF בהידרדרות של תיקון סחוס ופיתוח osteoarthritis.

תוכן גורמי גדילה מוחלט המפרקים של חולים עם דלקת מפרקים שגרונית או דלקת מפרקים ניוונית כזה עשוי להצביע על תפקידם האפשרי בפתוגנזה של מחלות אלה. עם זאת, למרות העובדה כי המפרקים דלקת מפרקים ניוונית דלקת מפרקים שגרונית יש ריכוז גבוה של גורמי גדילה, את האופי של השפלה ותיקון בשתי מחלות שונות לחלוטין. יתכנה אחרים כגורמים מזוהים עדיין לשחק תפקיד מרכזי בפתוגנזה של מחלות אלה, או היבטים אחרים של התופעות הנלמדות נקבע על שפלה ותיקון ברקמות של מפרקים (לדוגמא, הביטוי של קולטנים מסוימים על chondrocytes לצוף, קולטנים מסיסים, חלבונים מחייבים, או חוסר איזון אנבוליים והרסניים).