Papel da deposição de cristais na patogênese da osteoartrite

Em 30-60% dos pacientes com osteoartrite, são detectados cristais de fosfato de cálcio básico (OFC) no fluido articular. De acordo com A. Swan e co-autores (1994), os cristais contendo cálcio são encontrados no fluido articular em um número muito maior de pacientes com osteoartrite, mas devido aos tamanhos de cristais excessivamente pequenos ou pequenas quantidades, eles não são identificados usando técnicas convencionais. A presença de cristais de fosfato de cálcio básico no fluido articular correlaciona-se com os sinais radiográficos da degeneração da cartilagem articular e está associada a um grande volume de efusão em comparação com efusões nas articulações do joelho sem cristais. O estudo de fatores que influenciam a progressão radiológica da gonartrose mostrou que a deposição de cristais de pirofosfato de cálcio de dihidrato (PFCD) é um preditor de desfecho clínico e radiológico desfavorável. No estudo de pacientes idosos, verificou-se que a osteoartrite está associada à condrocalcinosis, especialmente na parte tibiofemoral lateral da articulação do joelho e nas três primeiras articulações metacarpofalângicas. Muitas vezes, em pacientes com osteoartrite, ambos os tipos de cristais - OFC e PFCD - são detectados.

Clinicamente, a degeneração da cartilagem articular, causada pela deposição de cristais contendo cálcio, difere daquela na osteoartrite primária. Se os cristais fossem um simples epifenômeno da degeneração da cartilagem, eles seriam encontrados nas articulações que são mais freqüentemente afetadas pela osteoartrite primária, isto é, no joelho, quadril, pequenas articulações das mãos. Pelo contrário, doenças de deposição de cristais muitas vezes afetam atípico para articulações de osteoartrose primária - ombro, pulso, ulnar. A presença de cristais no líquido da junção (exsudado) está associada a uma degeneração mais grave da cartilagem articular. A questão de qual é a causa e qual é a conseqüência é a deposição de cristais ou a degeneração da cartilagem. A posição intermediária é assumida pela seguinte suposição: a anomalia primária do metabolismo da cartilagem leva à sua degeneração e a deposição secundária de cristais acelera sua degradação (a chamada teoria do loop de amplificação).

O mecanismo exato do dano à cartilagem articular com cristais contendo cálcio não é conhecido, seus elementos individuais são dados abaixo. Teoricamente, os cristais que contêm cálcio podem prejudicar diretamente os condrócitos. No entanto, com exame histológico, os cristais raramente são localizados perto dos condrócitos, eles são menos freqüentemente absorvidos por eles. O mais provável é a fagocitose dos cristais pelas células do revestimento sinovial, seguido pela liberação de enzimas proteolíticas ou a secreção de citoquinas que estimulam a liberação de enzimas por condrócitos. Este conceito é confirmado pelo estudo do papel da sinovite induzida por PFCD no desenvolvimento de osteoartrite rapidamente em artropatopatia pirofosfato. Neste estudo, coelhos com osteoartrite, induzidos por meniscetectomia lateral parcial, receberam pirofosfato de cálcio dihidratado (1 ou 10 mg) uma vez por semana na articulação do joelho direito. Descobriu-se que, após 8 injeções na articulação do joelho direito, houve mudanças significativamente mais graves em comparação com a esquerda. A intensidade da inflamação sinovial foi correlacionada com injeção intraarticular de cristais de pirofosfato de cálcio dihidratados e sua dose. Apesar do fato de que as doses de cristais de PFCD utilizados neste estudo excedem as in vivo, os resultados indicam o papel da inflamação induzida por PFCD na progressão da artrose na artropatopatia pirofosfato.

Os mecanismos potenciais do cristal que contém cálcio induzem danos à cartilagem articular estão associados às suas propriedades mitogênicas, a capacidade de induzir MMP e estimular a síntese de prostaglandinas.

Efeito mitogênico de cristais contendo cálcio. Em artropatias cristalosocidas, a proliferação de células de revestimento sinovial é freqüentemente observada, e os próprios cristais são apenas parcialmente responsáveis por esse processo. Um aumento no número de células sinoviais é acompanhado por secreção aumentada de citocinas, que promovem a condrólise e causam a secreção de enzimas proteolíticas. Os cristais OCK em concentrações encontradas na patologia das articulações em seres humanos estimulam a dependência da dose da mitogênese da cultura dos fibroblastos da pele em repouso, fibroblastos sinoviais de cães e camundongos. Cristais de pirofosfato de cálcio dihidratado, urato, sulfato, carbonato e se o fosfato de cálcio estimula o crescimento celular. Iniciando e permitir pico ( ³ H) timidina, induzida por estes cristais são compensados por 3 horas em comparação com a estimulação sérica de células sanguíneas. Talvez, esse período de tempo seja necessário para a fagocitose e dissolução dos cristais. A adição de cristais de controle do mesmo tamanho (por exemplo, partículas de diamante ou partículas de látex) não estimulou a mitogênese. Os cristais de urato de mono-hidrato de sódio apresentaram propriedades mitogênicas fracas e foram significativamente inferiores aos do urato de cálcio, o que indica um valor importante na mitogênese do teor de cálcio em cristais. Os cristais sintéticos OFC possuíam as mesmas propriedades mitogênicas que os cristais obtidos de pacientes com condrocalcinoses. Cristais de cálcio efeito mitogénico não era o resultado do aumento do teor de cálcio no meio que circunda a célula in vitro, como o principal por dissolução de cristais de fosfato de cálcio na forma não estimulou a incorporação de ( ³ H) -timidina fibroblastos.

Um dos mecanismos propostos FCS-induzidas Mito génese é o seguinte: a proliferação anormal das células sinoviais poderá ser associado (pelo menos parcialmente) com endocitose e intracelular dissolução dos cristais, o que leva a um aumento na concentração de Ca ²⁺ no citoplasma da célula e a activação de cálcio-maneira levando a mitogênese. Em apoio a este conceito, há uma necessidade de contato direto de células-cristal para estimular a mitogênese, uma vez que expor a cultura celular aos cristais causou o crescimento celular e expor células que não possuíam tal contato não causaram seu crescimento. A fim de estudar a fagocitose precisa cristais após a interacção de uma célula - células de cristal cultivadas com ⁴⁵ (Ca-FCS e ³ H) -timidina. Descobriu-se que, contendo ⁴⁵ células CPCH Ca incluir um número muito maior ( ³ H) timidina do que as células marcadas com fosfato de cálcio sem primário. Na cultura de macrófagos, a inibição da citocinasis por citocalasina em cristais causou inibição da dissolução do cristal, o que também enfatiza a necessidade de fagocitose.

Os cristais contendo cálcio são solúveis em ácido. Após a fagocitose, os cristais se dissolvem em um meio ácido com fagolisossomas de macrófagos. A cloroquina, cloreto de amónio, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 e todos os agentes que aumentam o pH do lisossoma dependente da dose, inibem a absorção intracelular e dissolução dos cristais de ( ³ H) -timidina fibro blastos cultivadas com cristais primários de fosfato de cálcio.

A adição de cristais de OFC a uma cultura de fibroblastos monocelulares causou um aumento imediato de dez vezes no conteúdo de cálcio intracelular, que retornou à linha de base após 8 minutos. A fonte de cálcio era predominantemente um ião extracelular, uma vez que os cristais de fosfato de cálcio básico foram adicionados ao meio nutriente isento de cálcio. O próximo aumento na concentração de cálcio intracelular foi observado após 60 minutos e durou pelo menos 3 horas. Aqui, a fonte de cálcio foi cristais fagocitados dissolvidos em fagólisees.

Foi estabelecido que o efeito mitogênico dos cristais RPC é semelhante ao do PDGF como um fator de crescimento; Como o último, os cristais OFC mostram sinergia em relação ao IGF-1 e ao plasma sanguíneo. O bloqueio do IGF-1 reduz a mitogênese das células em resposta ao OF. PG Mitchell et al (1989) mostrou que os cristais de FCS-indução de fibroblastos mitogénese Balb / c- ₃ T ₃ exigir uma serina / treonina proteína quinase C (PKC) - um dos principais mediadores de sinais gerados pelo um externos células estimulação hormonas, neurotransmissores e dos factores crescimento. Diminuir a actividade de PKC em células de Balb / c- ₃ T ₃ inibe a indução mediada por FCS de proto-oncogenes c-fos e c-myc, mas não tem efeito sobre a estimulação destes oncogenes mediados por PDGF.

Um aumento no conteúdo de cálcio intracelular após a dissolução de cristais fagocitados não é a única via de sinalização para mitogênese. Quando os factores de crescimento, tais como PDGF liga-se com o seu receptor de membrana estimula a fosfolipase C (fosfo-diesteraza) que gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bisfosfato para formar mensageiros intracelulares - idiatsilglitserola inositol-3-fosfato. O primeiro libera cálcio do retículo endoplasmático, modulando a atividade de enzimas dependentes de cálcio e dependentes de cálcio / calmodulina, como proteínas cinases e proteases.

R. Rothenberg e N. Cheung (1988) relataram aumento da degradação de fosfolipase C do fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato em células sinoviais de coelho em resposta à estimulação por cristais de OFC. Recentes aumentar significativamente o teor de inositol-1-fosfato nas culas com o rotulado ( ³ H) inositol; O pico foi alcançado dentro de 1 minuto e durou cerca de 1 hora.

Diacyl-glicerol é um potencial ativador de pirofosfato de cálcio di-hidratado. Uma vez que os cristais CRC aumentam a atividade da fosfolipase C, o que leva ao acúmulo de diacilglicerol, pode-se esperar um aumento na ativação da PKC. PG Mitchell e co-autores (1989) compararam o efeito de cristais RPC e PDGFs na síntese de DNA por fibroblastos Balb / c- ₃ T ₃. Na cultura celular, a PKC foi inativada por incubação de células com um dióforo de fórbol de fixação de tumor (TFA), um análogo de diacilglicerol. A estimulação prolongada com baixas doses de TFA reduz a atividade da PKC, enquanto que uma única estimulação com alta dose ativa. A estimulação da síntese de DNA por cristais RPC foi suprimida após a inativação de PKC, o que indica a importância desta enzima na mitogênese induzida por OFC. Anteriormente, GM McCarthy e co-autores (1987) demonstraram a conexão da resposta mitogênica de fibroblastos humanos aos cristais OFC com ativação de PKC. No entanto, os cristais de OFC não activam fosfatidilinositol-3-quinase ou tirosina quinases, confirmando o facto de o mecanismo de activação celular por cristais de OPC ser selectivo.

A proliferação celular é controlada por um grupo de genes chamados proto-oncogenes. Proteínas foe e thu, produtos de proto-oncogenes c-fos e c-shus estão localizados no núcleo celular e estão associados a sequências de DNA específicas. A estimulação de fibroblastos ZT3 por cristais de OCP resulta na expressão de c-fos durante vários minutos, que atinge o máximo após 30 min após a estimulação. A indução de transcrição com cristais OFC ou PDGF ocorre em 1 hora e atinge um máximo após 3 horas após a estimulação. Pelo menos 5 h células suportam um aumento do nível de transcrição de c-fos e c-myc. Em células com PKC inativado, a estimulação de cristais c-fos e c-muss de RPC ou TPD é significativamente inibida, enquanto a indução desses genes PDGF não muda.

Representantes da família de proteína quinase ativada por mitogênio (MAP K) são reguladores chave de várias cascatas de sinalização intracelular. Uma das subclasses desta família, p42 / p44, regula a proliferação de células por meio de um mecanismo que envolve a ativação do proto-oncogenes c-fos e c-jun. Os cristais OFC e PFCD ativam a via de sinalização da proteína quinase, na qual participam tanto p42 como p44, o que indica o papel dessa via em mitogênese induzida por cristais contendo cálcio.

Finalmente, na mitogênese induzida por OFC, o fator nuclear de transcrição KB (NF-kB), que foi primeiro descrito como o gene da imunoglobulina da cadeia leve (IgK), está envolvido. Este é um fator de transcrição induzido, importante para muitas vias de sinalização, pois regula a expressão de vários genes. A indução de NF-kB é geralmente associada à liberação de proteínas inibitórias do citoplasma, denominadas 1kB. Após a indução de NF-kB, ocorre a translocação do fator de transcrição ativo para o núcleo. Os cristais OFC induzem NF-kB em fibroblastos Balb / c- ₃ T ₃ e fibroblastos da pele humana.

Várias vias podem estar envolvidas na transmissão do sinal após a ativação de NF-κB, mas todas elas envolvem proteínas cinases que fosforilam (e, portanto, degradam) 1 kB. Com base nos resultados de estudos in vitro, anteriormente se supunha que 1 kB serve como substrato para quinases (por exemplo, PKC e proteína quinase A). No entanto, um complexo de quinase de 1 kB com um grande peso molecular foi recentemente identificado. Estas cinases especificamente fosforilam resíduos de serina de 1 kB. A ativação do NF-kV TNF-a e IL-1 requer a ação efetiva da NF-KB induzindo cinase (NIC) e 1KB quinase. O mecanismo molecular de ativação NIC não é conhecido atualmente. Apesar do fato de os cristais de OFC ativarem PKC e NF-kV, não se sabe até que ponto esses dois processos podem ser conectados. Uma vez que a modificação da quinase de GKB é realizada por fosforilação, o papel da PKC na indução por cristais de NFC-NFC por fosforilação e ativação da quinase de GKB não é descartado. Em apoio deste conceito, a inibição da PKC pela mitogénese induzida por cristalina OFC de staurosporin e expressão NF-KB pode servir como um suporte para este conceito. Da mesma forma, a estaurosporina pode inibir a quinase GkV e, portanto, inibe a proteína quinase A e outras proteínas cinases.

Assim, o mecanismo da mitogênese RPC-induzida pelo cristalino em fibroblastos inclui pelo menos dois processos diferentes:

• evento rápido de ligação à membrana, que leva à ativação de PKC e MAP K, indução de NF-KB e proto-oncogenes,
• dissolução intracelular mais lenta de cristais, o que leva a um aumento do conteúdo intracelular de Ca ²⁺ e, em seguida, à ativação de uma série de processos dependentes de cálcio que estimulam a mitogênese.

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A indução de cristais contendo MMP-cálcio

Os mediadores de danos nos tecidos com cristais contendo cálcio são MMP-colagenase-1, estromelisina, gelatinase de 92 kD e colagenase-3.

Tendo em conta a relação entre o conteúdo de cristais de OFK e a destruição dos tecidos das articulações, uma hipótese foi avançada, segundo a qual cristais de RPA e, possivelmente, alguns colágenos são fagocitados por células sinoviais. As sinovvites estimuladas proliferam e secretam proteases. Esta hipótese foi testada in vitro pela adição de cristais naturais ou sintéticos de RPA, PFCD e outros à cultura de sinovítas humanas ou de cães. O nível de atividade de proteases neutras e colagenases aumentou de forma dependente da dose e foi aproximadamente 5-8 vezes maior do que na cultura controle de células que foram cultivadas sem cristais.

Em células cultivadas em meio contendo cristais, a co-indução de mRNA de colagenase-1, estromelisina e gelatinase-92 kD foi detectada com subsequente secreção de enzimas no meio.

Os cristais de OFC também causaram a acumulação de ARNm de colagenasa-1 e colagenase-2 em condrócitos porcinos maduros com subsequente secreção de enzimas no meio.

GM McCarty e co-autores (1998) estudaram o papel da dissolução intracelular de cristais na produção cristalizada de MMP. O aumento do pH lisossômico com a bafilomicina A inibiu a dissolução intracelular dos cristais e também enfraqueceu a resposta proliferativa de fibroblastos humanos a cristais OFC, mas não inibiu a síntese e secreção de MMP.

Nem os cristais de fosfato de cálcio básico nem PFCD não induziram a produção de IL-1 in vitro, em contraste com os cristais de urato de sódio.

Os dados atuais indicam claramente a estimulação direta da produção de MMP por fibroblastos e condrócitos após contato com cristais contendo cálcio.

Os sintomas da osteoartrite testemunham o papel significativo da MMP na progressão da doença. A presença de cristais contendo cálcio aumenta a degeneração dos tecidos das articulações afetadas.

Estimulação da síntese de prostaglandinas

Além disso a estimulação do crescimento celular, a secreção de enzimas de cálcio contendo cristais de provocar a libertação de prostaglandina a partir das culturas de células de mamíferos, particularmente PGE ₂. A liberação de PGE- ₂ em todos os casos ocorre dentro da primeira hora após a exposição das células aos cristais. R. Rothenberg (l 987) determinou que a principal fonte de ácido araquidónico para a stese de PGE ₂ são a fosfatidilcolina e a fosfatidiletanolamina, e confirmou também que fosfolipase A ₂ e PÉ - produção caminho dominante de PGE ₂.

Em resposta ao efeito de cristais de CPC, PGE1 também pode ser liberado. GM McCarty e co-autores ( 1993, 1994 ) estudaram o efeito de PGE ₂, PGE e seu misoprostol analógico sobre a resposta mitogênica de fibroblastos humanos a cristais OFC. Todos os três agentes inibiram a resposta mitogênica de forma dependente da dose, com PGE e misoprostal mostrando atividade inibitória mais pronunciada. PGE e misoprostol, mas não PGE _2, inibiram o acúmulo de ARNm de colagenase em resposta ao efeito de cristais de OFC.

MG McCarty e N. Cheung (1994) investigaram o mecanismo de ativação mediada por RPC de células PGE. Os autores mostraram que o PGE, um indutor mais poderoso do cAMP intracelular do que o PGE- ₂ e PGE, inibe a mitogênese e a produção de MMP induzida por OFC através da via de sinalização dependente do AMPc. É possível que um aumento na produção de PGE induzida por cristais de OFK enfraquece os outros efeitos biológicos (mitogênese e produção de MMP) pelo mecanismo de feedback.

Inflamação induzida por cristais

De cálcio-cristais são muitas vezes encontradas no fluido sinovial de pacientes com osteoartrite, mas com episódios de inflamação aguda leucocitose raros como em osteoartrose e artropatias em kristallassotsiirovannyh (por exemplo, síndrome do "rebordo de junta Milwaukee"). O potencial flogístico dos cristais pode ser modificado por uma série de fatores inibitórios. R. Terkeltaub et al (1988) demonstraram a capacidade do soro e do plasma sanguíneo de inibir significativamente a resposta de granulócitos neutrofílicos a cristais de fosfato de cálcio básico. Os fatores que causam essa inibição são proteínas de ligação de cristal. O estudo de uma dessas proteínas - uma glicoproteína _2- HS (AHSr) - mostrou que o ANSG é o inibidor mais potente e específico da resposta de granulócitos de neutrófilos a cristais OF. AHSr - proteína de soro de leite de origem hepática; Sabe-se que, em comparação com outras proteínas do soro sanguíneo, está em concentrações relativamente altas contidas em tecido ósseo e mineralizado. Além disso, AHSr está presente no fluido sinovial "não inflamado", e também é encontrado nos cristais de fosfato de cálcio básico no fluido sinovial nativo. Assim, não é excluída a probabilidade de modificação AHSr do potencial de flogogênio dos cristais básicos de fosfato de cálcio em condições in vivo.

Resumindo tudo o que precede, apresentamos dois esquemas da patogênese da osteoartrite, proposto por WB van den Berg e co-autores (1999) e M. Sarrabba e co-autores (1996), que combinam fatores mecânicos, genéticos e bioquímicos.