Papel de la deposición de cristales en la patogenia de la osteoartritis

En 30-60% de los pacientes con osteoartritis, se detectan cristales de fosfato de calcio básico (OFC) en el líquido articular. De acuerdo con A. Cisne et al (1994), los cristales que contienen calcio están en el líquido sinovial de un número mucho mayor de pacientes con osteoartritis, sin embargo, debido a un tamaño excesivamente pequeño de los cristales o pequeña cantidad, no pueden ser identificados por técnicas convencionales. La presencia de cristales de fosfato de calcio básico en el líquido articular se correlaciona con los signos radiográficos de la degeneración del cartílago articular y se asocia con un gran volumen de efusión en comparación con los derrames en las articulaciones de la rodilla sin cristales. El estudio de los factores que influyen en la progresión radiológica de la gonartrosis mostró que la deposición de cristales de pirofosfato cálcico de dihidrato (PFCD) es un predictor de resultados clínicos y radiológicos desfavorables. En el estudio de pacientes de edad avanzada, se encontró que la osteoartritis se asocia con condrocalcinosis, especialmente en la parte tibiofemoral lateral de la articulación de la rodilla y en las primeras tres articulaciones metacarpofalángicas. A menudo, en pacientes con osteoartritis, se detectan ambos tipos de cristales: OFC y PFCD.

Clínicamente, la degeneración del cartílago articular, causada por la deposición de cristales que contienen calcio, difiere de la de la osteoartritis primaria. Si los cristales fueran un epifenómeno simple de la degeneración del cartílago, se encontrarían en las articulaciones que con mayor frecuencia se ven afectadas por la osteoartritis primaria, es decir, en la rodilla, cadera, pequeñas articulaciones de las manos. Por el contrario, las enfermedades de deposición de cristales a menudo afectan a las articulaciones atípicas para osteoartrosis primaria: hombro, muñeca, cubital. La presencia de cristales en el líquido de la articulación (exudado) se asocia con una degeneración más grave del cartílago articular. La cuestión de cuál es la causa y cuál es la consecuencia es la deposición de cristales o la degeneración del cartílago. La posición intermedia se asume por la siguiente suposición: la anomalía primaria del metabolismo del cartílago conduce a su degeneración, y la deposición secundaria de cristales acelera su degradación (la llamada teoría del ciclo de amplificación).

El mecanismo exacto de daño al cartílago articular con cristales que contienen calcio no se conoce, sus elementos individuales se dan a continuación. Teóricamente, los cristales que contienen calcio pueden dañar directamente a los condrocitos. Sin embargo, con el examen histológico, los cristales rara vez se localizan cerca de los condrocitos, incluso con menor frecuencia son absorbidos por ellos. Lo más probable es cristales de fagocitosis células de revestimiento sinovial con subsiguiente aislamiento de enzimas proteolíticas o citoquinas secreción, estimula la secreción de enzimas por los condrocitos. Este concepto es confirmado por el estudio del papel de la sinovitis inducida por PFCD en el desarrollo de osteoartritis que progresa rápidamente en la artropatía por pirofosfato. En este estudio, los conejos con osteoartritis, inducidos por meniscetectomía lateral parcial, recibieron dihidrato de pirofosfato de calcio (1 o 10 mg) una vez a la semana en la articulación de la rodilla derecha. Resultó que después de 8 inyecciones en la articulación de la rodilla derecha hubo cambios significativamente más graves en comparación con la izquierda. La intensidad de la inflamación sinovial se correlacionó con la inyección intraarticular de cristales de pirofosfato cálcico dihidrato y su dosis. A pesar de que las dosis de cristales de PFCD utilizadas en este estudio superan a las in vivo, los resultados indican el papel de la inflamación inducida por PFCD en la progresión de la osteoartritis en la artropatía por pirofosfato.

Los posibles mecanismos de cristal que contienen calcio que inducen daños en el cartílago articular están asociados con sus propiedades mitogénicas, la capacidad de inducir MMP y estimular la síntesis de prostaglandinas.

Efecto mitógeno de los cristales que contienen calcio. Cuando artropatías kristallas-sotsiirovannyh menudo exhiben proliferación de células de revestimiento sinovial, y los cristales mismos sólo parcialmente responsable de este proceso. Aumentar el número de células sinoviales acompañada de aumento de la secreción de citoquinas que promueven condrólisis y causan la secreción de enzimas proteolíticas. Cristales OFC en las concentraciones detectadas en la patología de las articulaciones en un ser humano culturas mitogénesis dependiente de la dosis estimuladas descansando fibroblastos de la piel, fibroblastos perros y ratones sinovial. Cristales de pirofosfato de calcio dihidrato, urato, sulfato, carbonato y si el fosfato de calcio estimula el crecimiento celular. Inicio y permitir pico ( ³ H) -timidina, inducida por estos cristales están desplazados por 3 horas en comparación con la estimulación con suero de células sanguíneas. Tal vez, este período de tiempo es necesario para la fagocitosis y la disolución de los cristales. La adición de cristales de control del mismo tamaño (por ejemplo, polvo de diamante o partículas de látex) no estimuló la mitogénesis. Los cristales de monohidrato de urato de sodio tiene propiedades mitogénicas débiles y muy inferiores a los de urato de calcio, lo que indica la importancia de la mitogénesis en contenido de calcio en los cristales. Los cristales sintéticos OFC poseen las mismas propiedades mitogénicas que los cristales obtenidos de pacientes con condrocalcinosis. Cristales de calcio efecto mitogénico no fue el resultado de aumentar el contenido de calcio en el medio que rodea la célula in vitro, como el principal mediante la disolución de cristales de fosfato de calcio en el medio no estimular la incorporación de ( ³ H) fibroblastos -timidina.

Uno de los mecanismos propuestos FCS inducida mito génesis es la siguiente: la proliferación anormal de las células sinoviales se puede asociar (al menos parcialmente) con la endocitosis y intracelular disolución de los cristales, lo que conduce a un aumento en la concentración de Ca ²⁺ en el citoplasma celular y la activación de calcio vías conduce a la mitogénesis. En apoyo de este concepto sirve la necesidad de contacto directo de la célula - el cristal para estimular la mitogénesis como exposición de cultivo de células de cristales causadas crecimiento celular y la exposición de células, privado de la posibilidad de tal contacto, no causó su crecimiento. Con el fin de estudiar la fagocitosis necesitan cristales después de la interacción de una célula - células de cristal cultivadas con ⁴⁵ Ca-FCS y ( ³ -timidina H). Resultó que conteniendo ⁴⁵ células de Ca-OFC incluía una cantidad mucho mayor ( ³ H) de timidina que las células sin marcar con fosfato de calcio básico. La supresión de cristales de endocitosis cultura citocalasina macrófagos causó la inhibición de la disolución de los cristales, que también destaca la fagocitosis necesidad.

Los cristales que contienen calcio son solubles en ácido. Después de la fagocitosis, los cristales se disuelven en un medio ácido con fagolisosomas de macrófagos. La cloroquina, cloruro de amonio, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 y todos los agentes que aumentan lisosomal pH dependiente de la dosis inhiben la captación intracelular y la disolución de los cristales ( ³ H) -timidina fibro-blastos cultivaron con cristales primarios de fosfato de calcio.

La adición de cristales de OFC a un cultivo de fibroblastos en monocapa provocó un incremento inmediato de diez veces en el contenido de calcio intracelular, que volvió a la línea base después de 8 minutos. La fuente de calcio fue predominantemente un ion extracelular, ya que los cristales de fosfato de calcio básico se añadieron al medio nutriente libre de calcio. El siguiente aumento en la concentración de calcio intracelular se observó después de 60 minutos y duró al menos 3 horas. Aquí, la fuente de calcio fue cristales fagocitados disueltos en fagolisosomas.

Se ha establecido que el efecto mitogénico de los cristales de RPC es similar al del PDGF como factor de crecimiento; como este último, los cristales de OFC muestran sinergia con respecto a IGF-1 y plasma sanguíneo. El bloqueo de IGF-1 reduce la mitogénesis de las células en respuesta a la OF. PG Mitchell et al (1989) mostró que los cristales de FCS-inducción de los fibroblastos de mitogénesis Balb / c- ₃ T ₃ requieren una serina / treonina proteína quinasa C (PKC) - uno de los principales mediadores de las señales generadas en una externos células de estimulación hormonas, neurotransmisores y factores crecimiento Disminuir la actividad de PKC en células de Balb / c- ₃ T ₃ inhibe la inducción mediada por FCS de protooncogenes c-fos y c-myc, pero no tiene efecto sobre la estimulación de estos oncogenes mediados por PDGF.

Un aumento en el contenido de calcio intracelular después de la disolución de los cristales fagocitados no es la única vía de señalización para la mitogénesis. Cuando los factores de crecimiento tales como PDGF se une con su receptor de membrana estimula la fosfolipasa C (fosfo-diesteraza) que gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bifosfato para formar mensajeros intracelulares - idiatsilglitserola inositol-3-fosfato. La primeras liberaciones de calcio desde el retículo endoplasmático mediante la modulación de la actividad de las enzimas dependientes de calcio y de calcio / calmodulina dependientes, tales como las proteínas quinasas y proteasas.

R. Rothenberg y N. Cheung (1988) informaron una mayor degradación de la fosfolipasa C del fosfatidilinositol 4,5-bifosfato en células sinoviales de conejo en respuesta a la estimulación por cristales OFC. Estos últimos aumentan significativamente el contenido de inositol-1-fosfato en células con ( ³ H) -inositol marcado; el pico se alcanzó en 1 minuto y duró aproximadamente 1 hora.

El diacil-glicerol es un activador potencial del dihidrato de pirofosfato de calcio. Dado que los cristales de CRC aumentan la actividad de la fosfolipasa C, lo que conduce a la acumulación de diacilglicerol, se puede esperar un aumento en la activación de la PKC. PG Mitchell y sus coautores (1989) compararon el efecto de cristales de RPC y PDGF sobre la síntesis de ADN por parte _de los fibroblastos Balb / c- ₃ T ₃. En el cultivo celular, la PKC se inactivó mediante la incubación de células con un diéster de forbol que fija el tumor (TFD), un análogo del diacilglicerol. La estimulación prolongada con dosis bajas de TFA reduce la actividad de la PKC, mientras que se activa una única estimulación con una dosis alta. La estimulación de la síntesis de ADN por cristales de RPC se suprimió después de la inactivación de PKC, lo que indica la importancia de esta enzima en la mitogénesis inducida por OFC. Anteriormente, GM McCarthy y sus coautores (1987) demostraron la conexión de la respuesta mitogénica de los fibroblastos humanos a los cristales de OFC con la activación de la PKC. Sin embargo, los cristales de OFC no activan fosfatidilinositol-3-quinasa o tirosina quinasas, lo que confirma el hecho de que el mecanismo de activación celular por los cristales de OPC es selectivo.

La proliferación celular está controlada por un grupo de genes llamados proto-oncogenes. Las proteínas de los enemigos y los productos de protooncogenes c-fos y c-shus se localizan en el núcleo de la célula y se asocian con secuencias de ADN específicas. La estimulación de fibroblastos ZT3 por cristales de OCP da como resultado la expresión de c-fos durante varios minutos, que alcanza un máximo después de 30 minutos después de la estimulación. La inducción de la transcripción con cristales de OFC -mouse o PDGF ocurre dentro de 1 hora y alcanza un máximo después de 3 horas después de la estimulación. Al menos 5 h de células soportan un mayor nivel de transcripción de c-fos y c-myc. En células con PKC inactivada, la estimulación de cristales de c-fos y c-muss de RPA o TPD se inhibe significativamente, mientras que la inducción de estos genes de PDGF no cambia.

Los representantes de la familia de proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAP K) son reguladores clave de varias cascadas de señalización intracelular. Una de las subclases de esta familia, p42 / p44, regula la proliferación de células mediante un mecanismo que implica la activación de los protooncogenes c-fos y c-jun. Los cristales OFC y PFCD activan la ruta de señalización de proteína quinasa, en la que participan p42 y p44, lo que indica el papel de esta ruta en la mitogénesis inducida por cristales que contienen calcio.

Finalmente, en la mitogénesis inducida por OFC, está involucrado el factor nuclear de transcripción KB (NF-kB), que se describió por primera vez como la inmunoglobulina de cadena ligera al gen (IgK). Este es un factor de transcripción inducido, importante para muchas vías de señalización, ya que regula la expresión de varios genes. La inducción de NF-kB generalmente se asocia con la liberación de proteínas inhibitorias del citoplasma, llamadas 1kB. Tras la inducción de NF-kB, se produce la translocación del factor de transcripción activo al núcleo. Los cristales OFC inducen NF-kB en fibroblastos Balb / c- ₃ T ₃ y fibroblastos de piel humana.

Varias vías pueden estar involucradas en la transmisión de señales después de la activación de NF-κB, pero todas involucran proteínas quinasas que fosforilan (y por lo tanto degradan) 1 kB. Con base en los resultados de los estudios in vitro, se asumió previamente que 1 kB sirve como sustrato para las quinasas (p. Ej., PKC y proteína quinasa A). Sin embargo, recientemente se identificó un complejo de quinasa de 1 kB con un gran peso molecular. Estas quinasas fosforilan específicamente residuos de serina de 1 kB. La activación de TNF-a de NF-kV e IL-1 requiere la acción efectiva de la quinasa inductora de NF-KB (NIC) y la quinasa de 1KB. El mecanismo molecular de activación de NIC no se conoce actualmente. A pesar del hecho de que los cristales OFC activan tanto PKC como NF-kV, no se sabe hasta qué punto estos dos procesos se pueden conectar. Dado que la modificación de la GKB quinasa se lleva a cabo por fosforilación, no se descarta el papel de PKC en la inducción por cristales de NFC-NFC mediante fosforilación y activación de la GKB quinasa. En apoyo de este concepto, la inhibición de PKC por estaurosporina OFC-cristalina inducida por mitogénesis y expresión NF-KB puede servir como un apoyo para este concepto. De manera similar, la estaurosporina puede inhibir la quinasa GkV y, por lo tanto, inhibe la proteína quinasa A y otras proteínas quinasas.

Por lo tanto, el mecanismo de la mitogénesis inducida por RPC-cristalina en fibroblastos incluye al menos dos procesos diferentes:

• evento rápido ligado a la membrana, que conduce a la activación de PKC y MAP K, inducción de NF-KB y protooncogenes,
• Disolución intracelular más lenta de los cristales, que conduce a un aumento en el contenido intracelular de Ca ²⁺, y luego a la activación de varios procesos dependientes de calcio que estimulan la mitogénesis.

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La inducción de cristales que contienen MMP-calcio

Los mediadores de daño tisular con cristales que contienen calcio son MMP-colagenasa-1, estromelisina, 92 kD de gelatinasa y colagenasa-3.

Dada la hipótesis se sugirió conexión entre los cristales de contenido CPCH y destrucción de las articulaciones de los tejidos, con lo cual los cristales de CPCH y posiblemente algunos colágeno fagocitados por las células sinoviales. Sinovvits estimulados proliferan y secretan proteasas. Esta hipótesis se probó in vitro mediante la adición de cristales naturales o sintéticos de RPA, PFCD y otros al cultivo de las sinovidas humanas o caninas. El nivel de actividad de las proteasas y colagenasas neutras aumentó en función de la dosis y fue aproximadamente 5-8 veces mayor que en el cultivo de control de las células que se cultivaron sin cristales.

En las células cultivadas en un medio que contiene cristales, se detectó la co-inducción de ARNm de colagenasa-1, estromelisina y gelatinasa-92 kD con la subsiguiente secreción de enzimas en el medio.

Los cristales de OFC también causaron la acumulación de ARNm de colagenasa-1 y colagenasa-2 en condrocitos porcinos maduros con secreción posterior de enzimas en el medio.

GM McCarty y sus coautores (1998) estudiaron el papel de la disolución intracelular de cristales en la producción cristalizada de MMP. El aumento de pH lisosomal con bafilomitsina Una disolución intracelular deprimido de cristales y debilitar la respuesta proliferativa de los fibroblastos humanos a CPCH cristales, pero no inhiben la síntesis y secreción de MMP.

Ni los cristales de fosfato de calcio básico ni la PFCD no indujeron la producción de IL-1 in vitro, a diferencia de los cristales de urato de sodio.

Los datos actuales indican claramente la estimulación directa de la producción de MMP por fibroblastos y condrocitos al contacto con cristales que contienen calcio.

Los síntomas de la osteoartritis atestiguan el importante papel de MMP en la progresión de la enfermedad. La presencia de cristales que contienen calcio mejora la degeneración de los tejidos de las articulaciones afectadas.

Estimulación de la síntesis de prostaglandinas

Junto con la estimulación del crecimiento celular, la secreción de enzimas, cristales que contienen calcio provocan la liberación de prostaglandinas de cultivos celulares de mamíferos, especialmente PGE ₂. La liberación de PGE- ₂ en todos los casos ocurre dentro de la primera hora después de la exposición de las células a los cristales. R. Rothenberg (l 987) ha determinado que la principal fuente de ácido araquidónico para la síntesis de PGE ₂ son fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina, y también confirmado que la fosfolipasa A ₂ y el pie - producción camino dominante de PGE ₂.

En respuesta al efecto de los cristales de CPC, también se puede liberar PGE1. GM McCarty y sus coautores ( 1993, 1994 ) estudiaron el efecto de PGE ₂, PGE y su misoprostol análogo en la respuesta mitogénica de fibroblastos humanos a cristales OFC. Los tres agentes inhibieron la respuesta mitogénica de una manera dependiente de la dosis, con PGE y misoprostal que muestran una actividad inhibidora más pronunciada. PGE y misoprostol, pero no PGE _2, inhibieron la acumulación de ARNm de colagenasa en respuesta al efecto de los cristales de OFC.

MG McCarty y N. Cheung (1994) investigaron el mecanismo de activación mediada por RPC de las células PGE. Los autores demostraron que PGE, un inductor más potente de AMPc intracelular que PGE- ₂ y PGE, inhibe la mitogénesis inducida por OFC y la producción de MMP a través de la vía de señalización dependiente de cAMP. Es posible que un aumento en la producción de PGE inducida por cristales OFK debilite sus otros efectos biológicos (mitogénesis y producción de MMP) por el mecanismo de retroalimentación.

Inflamación inducida por cristales

Calcio-cristales se encuentran a menudo en el líquido sinovial de los pacientes con osteoartritis, pero con episodios de inflamación aguda leucocitosis raro como en osteoartrosis y artropatías en kristallassotsiirovannyh (por ejemplo, síndrome de "hombro Milwaukee conjunta"). El potencial flogístico de los cristales puede modificarse mediante una serie de factores inhibidores. R. Terkeltaub et al (1988) demostraron la capacidad del suero y la sangre plasma inhibir significativamente granulotsitovov respuesta de los neutrófilos de fosfato de calcio básico cristalizado. Los factores que causan dicha inhibición son las proteínas de unión a cristal. El examen de una de estas proteínas - un ₂ glicoproteína -HS (AHSR) - mostró que ANSG es el inhibidor más potente y específico de los granulocitos neutrófilos en los cristales de respuesta CPCH. AHSr - proteína de suero de origen hepático; Se sabe que, en comparación con otras proteínas del suero sanguíneo, está en concentraciones relativamente altas contenidas en hueso y tejido mineralizado. Además, AHSR presente en "no inflamadas" líquido sinovial, y se detecta en los cristales primarios de fosfato de calcio en el líquido sinovial nativo. Por lo tanto, no excluidos para modular probabilidad AHSR flogogennogo potencial núcleo de cristales de fosfato de calcio en condiciones in vivo.

Para resumir, se presentan dos esquemas de patogénesis de la osteoartritis propone WB van den Berg et al (1999) y M. Sarrabba et al (1996), que se combinan factores mecánicos, genéticos y bioquímicos.