Reparação da cartilagem articular e fatores de crescimento na patogênese da osteoartrite

Graças ao progresso da biotecnologia, em particular a tecnologia de clonagem, recentemente, uma crescente lista de fatores de crescimento, que, sendo fatores anabolizantes, desempenham um papel importante, mas não completamente compreensível, na patogênese da osteoartrite.

O primeiro grupo de fatores de crescimento, que serão discutidos abaixo, são o IGF. Eles estão em grandes quantidades encontradas no soro, possuem várias propriedades comuns com insulina. O IGF-2 é mais característico para o estágio embrionário de desenvolvimento, enquanto o IGF-1 é o grupo dominante em um adulto. Ambos os representantes deste grupo agem ligando-se aos receptores IG do tipo I. Se a função do IGF-2 permanece desconhecida, o valor do IGF-1 já está determinado - é capaz de estimular a síntese de proteoglicanos por condrócitos e inibir significativamente os processos catabólicos na cartilagem articular. O IGF-1 é o principal estímulo anabólico para a síntese de proteoglicanos por condrócitos, presentes no soro e no líquido sinovial. O IGF-1 é um fator importante para o cultivo de condrócitos em modelos experimentais de modelos in vitro de colesterol . Sugere-se que o IGF-1 entre no fluido sinovial do plasma sanguíneo. Além disso, os condrocitos normais produzem ambos os fatores - a expressão de IGF-1 e IGF-2 é encontrada na membrana sinovial e na cartilagem de pacientes com osteoartrite. Na cartilagem normal, o IGF-1 não tem propriedades mitogênicas, mas pode estimular a proliferação de células na matriz danificada, o que indica a participação em processos de reparação.

Substâncias biologicamente ativas que estimulam a reparação e deprimem a degradação da cartilagem articular

• Insulina
• Interferão gama
• Hormônio do crescimento, andrógenos
• Somatomedins (IPF-1 e -2)
• TGF-beta (factor de crescimento de tecido)
• O fator de crescimento derivado das plaquetas
• O principal fator de crescimento de fibroblastos
• EGF
• Antagonista do receptor Il-1
• Proteínas TNF-a-binding
• Inibidores de tecidos de metaloproteases
• ₂ -makrogloʙulin
• alfa-antitripsina
• A pulgas, makroglobulin
• Pg-antichimotripsin

As ações de IGF-1 e IGF-2 são controladas por várias proteínas de ligação ao IGF (IGF-SB), que também são produzidas por condrócitos. O IGF-SB pode atuar como portador e também tem atividade de bloqueio de IGF Isolada da cartilagem articular de pacientes com sostoartrose, as células produzem uma quantidade excessiva de IGF-SB, indicando que bloqueiam os efeitos do IGF. J. Martel-Pelletier e co-autores (1998) mostraram que, embora a síntese de IGF-1 na cartilagem com osteoartrite aumenta, os condrócitos respondem mal à estimulação do IGF-1. Descobriu-se que esse fenômeno está associado (pelo menos em parte) com um aumento no nível de IGF-SB. O IGF-SB tem uma alta afinidade pelo IGF e é um biomodulador importante de sua atividade. Até à data, foram estudados sete tipos de IGF-SB, a interrupção do IGF-SB-3 e IGF-SB-4 regulamentações importantes na osteoartrite.

Outra categoria de fatores de crescimento que exibem diferentes efeitos nos condrócitos inclui o fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF), FGF e TGF-beta. Esses fatores são produzidos não apenas por condrócitos, mas também por sinovite ativada. FGF tem propriedades anabolizantes e catabólicas dependendo da concentração e condição da cartilagem articular. O PDGF participa na manutenção da homeostase VKM da cartilagem articular, não tendo propriedades mitogênicas óbvias. Para este fator de crescimento, a capacidade de melhorar a síntese de proteoglicanos e reduzir sua degradação é conhecida.

TGF-beta é de particular interesse em termos de estudo do seu papel na patogênese da osteoartrite. Ele é membro de uma grande superfamília de TGF, tem propriedades funcionais e de sinalização comuns com fatores de crescimento recém-descobertos de BMP (proteínas morfogenéticas ósseas).

Fator TGF-beta-pleiotrópico: por um lado, possui propriedades imunossupressoras, por outro - é um fator quimiotáctico e um potente estimulador da proliferação de fibroblastos. As propriedades únicas do TGF-beta são a capacidade de inibir a liberação de enzimas de diferentes células e aumentar significativamente a produção de inibidores de enzimas (por exemplo, TIMP). O TGF-beta é considerado um importante regulador do dano tecidual devido à inflamação. Assim, no tecido da cartilagem articular, o TGF-beta estimula significativamente a produção da matriz por condrócitos, especialmente após a pré-exposição com este fator. A cartilagem normal é insensível ao TGF-beta. Em pacientes com OA, o TGF-P estimula a produção de aggrecan e proteoglicanos pequenos na cartilagem articular.

TGF-beta é produzido por muitas células, em particular condrócitos. É lançado em uma forma latente associada a uma proteína especial chamada "proteína associada à latência" (BAL). A dissociação com esta proteína é realizada por proteases, que são produzidas em grandes quantidades em tecidos inflamados. Além do TGF-beta, que é produzido por células ativadas, a forma latente deste fator é um elemento importante da reatividade do TGF-beta no tecido após o dano local. TGF-beta em uma quantidade significativa está contida no líquido sinovial, membrana sinovial e cartilagem da articulação afetada pela osteoartrite. Em áreas de tecido danificado onde existem infiltrados inflamatórios, a coexpressão de TNF e IL-1 é detectada, enquanto em áreas com fenômenos de fibrose apenas a expressão de TGF-beta é detectada.

A incubação da cultura de condrócitos obtidos de pacientes com osteoartrose com TGF-beta provoca um aumento significativo na síntese de proteoglicanos por estas células. A estimulação de TGF-beta de condrócitos normais causa um aumento na síntese de proteoglicanos somente após muitos dias de incubação. Talvez desta vez seja necessário mudar o fenótipo das células sob a influência do TGF-beta (por exemplo, para mudar a chamada compartimentalização de proteoglicanos: os proteoglicanos recém-criados são localizados apenas em torno dos condrócitos).

Sabe-se que a ativação da síntese de fatores de crescimento, em particular, TGF-beta, é um elo importante na patogênese da fibrose renal e hepática, a formação de cicatrizes durante a cicatrização de feridas. Um aumento na carga de condrócitos in vitro leva à hiperprodução de TGF-beta, enquanto que uma diminuição na síntese de proteoglicanos após a imobilização dos membros pode ser nivelada pelo TGF-beta. TGF-beta induz a formação de osteófitos na zona marginal das articulações como um mecanismo para se adaptar às mudanças na carga. A IL-1, causando um processo inflamatório moderado na sinovia em resposta ao dano articular, promove a formação de condrócitos com um fenótipo modificado, que produzem uma quantidade excessiva.

As injeções locais repetidas de TGF-beta recombinante em altas concentrações levaram ao desenvolvimento de osteoartrite em camundongos C57B1 - a formação de osteófitos, que é característico da osteoartrose humana e uma perda significativa de proteoglicanos na zona da "borda ondulada".

Para entender como o excesso de TGF-beta causa alterações conhecidas na cartilagem, deve-se notar que a exposição do TGF-P induz um fenótipo característico de condrócitos com uma alteração na subclasse de proteoglicanos sintetizados e uma violação da integração normal dos elementos do VCR. Tanto o IGF-1 como o TGF-beta estimulam a síntese de proteoglicanos por condrócitos cultivados no alginato, mas o último também induz a chamada compartimentação de proteoglicanos. Além disso, verificou-se que TGF-beta aumenta o nível de colagenase-3 (MMP-13) em condrócitos ativados, o que está em desacordo com a visão geral do TGF-beta como fator que, pelo contrário, reduz a liberação de proteases destrutivas. Embora não se saiba se a síntese induzida por TGF-beta da MMP-13 está envolvida na patogênese da OA. TGF-beta não só estimula a síntese de proteoglicanos, mas também promove a deposição em ligamentos e tendões, aumentando a rigidez e reduzindo a quantidade de movimento nas articulações.

CIP são membros da superfamília TGF-beta. Alguns deles (CML-2, CML-7 e CMS-9) têm a propriedade de estimular a síntese de proteoglicanos por condrócitos. Os CMPs realizam seus efeitos ligando-se a receptores específicos na superfície celular; as vias de sinalização de TGF-beta e CMS são um pouco diferentes. Tal como o TGF-beta, o sinal do CMP é transmitido através de um complexo de receptor serina / treonina quinase tipo I e II. Neste complexo, o receptor de tipo II é fosforilado e ativa o receptor de Tipo I, que transmite o sinal para sinalizar moléculas chamadas Smad. Depois de receber o sinal Smad, eles são rapidamente fosforilados. Sabe-se agora que Smad-1, -5 e -8 são fosforilados na via do sinal de CMP, e Smd-2 e Smad-3 na via de sinalização TGF-beta. Então chamado Smad está associado ao Smad-4, que é comum às vias de sinalização de todos os representantes da superfamília TGF-beta. Este fato explica a presença de funções cruzadas nos membros da superfamília TGF-beta, bem como o fenômeno da inibição mútua das vias de sinalização TGF-beta e CMS pela competição por componentes comuns. Não há muito tempo atrás, outra classe de proteínas Smad foi identificada, que é representada por Smad-6 e -7. Essas moléculas atuam como reguladores das vias de sinalização de TGF-beta e CML.

Apesar do facto do efeito estimulante sobre a Comissão para um longo período de tempo, a síntese de proteoglicanos, são conhecidos pelo seu papel na regulação da função da cartilagem articular permanece controversa devido à capacidade bem conhecido por induzir a desdiferenciação de células ILC estimular a formação de calcificação e osso. M. Enomoto-Iwamoto e co-autores (1998) mostraram que a interação da CML com o receptor CML tipo II é necessária para manter um fenótipo diferenciado de condrócitos, além de controlar sua proliferação e hipertrofia. De acordo com LZ Sailor e co-autores (1996), CmP-2 suporta o fenótipo de condrócitos em cultura durante 4 semanas sem causar sua hipertrofia. A CMP-7 (idêntica à proteína osteogênica 1) manteve por muito tempo o fenótipo de condrócitos maduros de cartilagem articular cultivada no alginato.

A introdução de KMP-2 e -9 nas articulações do joelho aumentaram a síntese de proteoglicanos em 300% e significativamente mais do que o TGF-beta. No entanto, o efeito estimulante revelou-se temporário e, após alguns dias, o nível de síntese retornou ao original. O TGF-beta causou uma estimulação mais longa da síntese de proteoglicanos, provavelmente devido à auto-indução de TGF-beta e à sensibilização de condrócitos para esse fator.

O TGF-beta é responsável pela formação de condrófitas, que pode ser considerado um efeito indesejável de sua ação, o CmP-2 também promove a formação de condrófitas, mas na outra parte da margem articular (principalmente na área da placa de crescimento).

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

Proteínas morfogenéticas da cartilagem

As proteínas morfogenéticas da cartilagem (XMP-1 e -2) são ainda outra representativa da superfamília TGF-beta necessária para a formação de tecido cartilaginoso durante o desenvolvimento dos membros. A mutação do gene de HMP-1 causa a condrodisplasia. Talvez, o KMP tenha um perfil mais seletivo, orientado para a cartilagem. Apesar do fato de TGF-beta e CML serem capazes de estimular condrócitos, eles podem atuar em muitas outras células, de modo que seu uso para o reparo da cartilagem pode ser acompanhado de efeitos colaterais. Ambos os tipos de CMPs são encontrados na cartilagem de articulações saudáveis afetadas pela osteoartrose, contribuem para o reparo de ECM de cartilagem articular após degradação enzimática, apoiando um fenótipo normal.

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

Sinergia de fatores de crescimento

Um fator de crescimento é capaz de se induzir, bem como outros fatores de crescimento, esta interação é finamente regulada. Por exemplo, o FGF juntamente com outros fatores de crescimento fornece um reparo mais efetivo da cartilagem articular após um defeito traumático. IGF-1 juntamente com TGF-beta induzem significativamente um fenótipo normal de condrócitos quando são cultivados in vitro. Foi demonstrado que TGF-beta interfere com a produção de IGF-1 e IGF-SB, e também desfosforila o receptor de IGF-1, estimula a ligação de IGF-1. Na cartilagem intacta de camundongos, observou-se um sinergismo do IGF-1 com muitos fatores de crescimento. No entanto, a reação leve de condrócitos em IGF-1 não pode ser nivelada usando em combinação com outros fatores de crescimento.

Interação de citocinas anabolizantes e destrutivas

Os fatores de crescimento demonstram uma interação complexa com IL-1. Por exemplo, a pré-exposição de condrócitos em FRF aumenta a liberação de proteases após exposição à IL-1; Talvez isso seja devido a um aumento na expressão de receptores de IL-1. O PDGF também estimula a liberação de proteases dependentes de IL-1, mas reduz a inibição mediada por IL-1 da síntese de proteoglicanos. Isso pode significar que alguns fatores de crescimento podem simultaneamente estimular o processo de reparo da cartilagem e contribuir para sua destruição. Outros fatores de crescimento, como IGF-1 e TGF-P, estimulam a síntese da matriz articular e inibem a destruição mediada por IL-1 da cartilagem articular, i.e. Sua atividade está associada apenas ao reparo tecidual. Essa interação não depende da pré-exposição de condrócitos IL-1. Curiosamente, a cinética dos efeitos da IL-1 e TGF-beta pode ser diferente: a capacidade do TGF-beta para inibir a degradação da cartilagem articular é enfraquecida pela ação lenta do mRNA TIMP. Por outro lado, há um aumento no nível de hNOC e N0 na ausência de TGF-beta. Dado o efeito supressor dependente de NO de IL-1 na síntese de proteoglicano pelos condrócitos, que pode explicar porque se observa uma resistência muito mais forte ao TGF-beta a inibição de IL-1 dependente do proteglikanov síntese em comparação com a destruição de proteoglicanos in vivo.

Em um estudo em ratos injetados com IL-1 e fatores de crescimento, o TGF-beta demonstrou contrariar significativamente a inibição mediada por IL-1 da síntese de proteoglicanos da cartilagem articular, enquanto a CMP-2 não é capaz de tal contração: seu potencial estimulador é completamente inibiu a IL-1 mesmo sob a condição de uma alta concentração de CMP-2. Vale ressaltar que, na ausência de IL-1, a CML-2 estimulou a síntese de proteoglicanos muito mais do que o TGF-beta).

Além de influenciar a síntese de proteoglicanos, o TGF-beta também influencia significativamente a diminuição induzida por IL-1 no conteúdo de proteoglicanos na cartilagem. Talvez, dependendo da concentração relativa de IL-1 e TGF-beta, o conteúdo de proteoglicanos diminui ou aumenta. Curiosamente, a contra-ação acima descrita de IL-1 e TGF-beta foi observada na espessura da cartilagem, mas não houve esse fenômeno próximo dos condrófitas nas bordas das superfícies articulares. A formação de condrófitas é induzida por TGF- (3, que afeta as células condrogênicas no perioth, causando o desenvolvimento de condroblastos e a deposição de proteoglicanos). Parece que os etocondroblastos não são sensíveis à IL-1.

HL Glansbeek e co-autores (1998) estudaram a capacidade de TGF-beta e CML-2 para oprimir a síntese de proteoglicanos nas articulações de camundongos com artrite zymozaneducada (ou seja, no modelo de inflamação induzida por IL-1 "pura"). A injeção intra-articular de TGF-beta neutralizou significativamente a inibição da síntese de proteoglicanos causada por inflamação, enquanto a CMP-2 foi praticamente incapaz de contrariar esse processo dependente de IL-1. As injeções repetidas de TGF-P no joelho dos animais em estudo estimularam significativamente a síntese de proteoglicanos por condrócitos, promoveram a preservação de proteoglicanos existentes de cartilagem inflamatória, mas não inibiram o processo inflamatório.

Ao estudar a função dos condrócitos proteoglikansinteziruyuschey utilizando modelos experimentais de osteoartrite em animais têm sempre observou níveis elevados e estimulação da síntese de proteoglicanos nos estágios iniciais da OAB Ao contrário dos modelos inflamatórios em que se observa uma inibição significativa da síntese de IL-1 (-zavisimyyprotsess). Um aumento na atividade de fatores anabolizantes, em particular fatores de crescimento, que é observado na osteoartrite, neutraliza a ação dessas citocinas supressoras como IL-1. Entre os fatores de crescimento, o mais importante é TGF-beta; É pouco provável que o CIC-2 desempenhe um papel significativo neste processo. Embora o IGF-1 é capaz de estimular a síntese de proteoglicanos in vitro, em condições in vivo é uma propriedade não observada com a aplicação local de IGF-1. Talvez isso seja devido ao fato de que o nível endógeno desse fator de crescimento é ótimo. Nos estágios posteriores da osteoartrite, existem sinais de inibição da síntese de proteoglicanos, provavelmente devido ao efeito dominante da IL-1 e à incapacidade dos fatores de crescimento para neutralizá-la devido à diminuição da atividade.

A análise do fator de crescimento em ratos STR / ORT com osteoartrose espontânea demonstrou um aumento no nível de ARNm de TGF-R e IL-1 na cartilagem danificada. Deve notar-se que a ativação do TGF-beta da forma latente é um elemento importante de reparo tecidual. Compreender o papel do TGF-beta complica os resultados do estudo da expressão de receptores TGF-beta do tipo II em coelhos da linha ACL. Imediatamente após a indução da osteoartrite, detectou-se um nível reduzido desses receptores, o que indica uma função de sinal insuficiente do TGF-beta. Curiosamente, os deficientes do receptor de FTC-beta do tipo 11-ratos spontannogoosteoartroza sinais são detectados, o que também indica o papel importante da função de sinalização de TGF-beta na deterioração de reparação de cartilagem e osteoartrite desenvolvimento.

O conteúdo absoluto de fatores de crescimento nas articulações de pacientes com artrite reumatóide ou osteoartrose pode indicar seu possível papel na patogênese dessas doenças. No entanto, apesar do fato de que as articulações com osteoartrite e artrite reumatóide apresentam altas concentrações de fatores de crescimento, a natureza dos processos de degradação e reparo em ambas as doenças é completamente diferente. Pode haver outra como ainda factores não identificados desempenhar um papel importante na patogénese destas doenças, ou outros aspectos dos fenómenos a ser estudado é determinada por degradação e a reparação em tecidos das articulações (por exemplo, a expressão de certos receptores de condrócitos de superfície, receptores solúveis, proteínas de ligação, ou desequilíbrio fatores anabolizantes e destrutivos).