Rôle du dépôt de cristaux dans la pathogenèse de l'arthrose

Dans 30-60% des patients atteints d'arthrose, des cristaux de phosphate de calcium basique (OFC) dans le liquide articulaire sont détectés. Selon A. Swan et al (1994), des cristaux contenant du calcium sont dans le liquide synovial à partir d'un plus grand nombre de patients souffrant d'arthrose, cependant, en raison d'une taille trop petite des cristaux ou petite quantité, ils ne peuvent pas être identifiés par des techniques classiques. La présence de cristaux de phosphate de calcium de base dans le liquide synovial en corrélation avec des signes radiologiques de dégénérescence du cartilage articulaire, et est associé à un grand volume d'exsudât en comparaison avec effusion dans les articulations du genou sans cristaux. Une étude des facteurs qui influent sur la gonarthrose de progression radiographique a montré que le dépôt de cristaux de dihydraté pyrophosphate de calcium (PFKD) est un facteur prédictif des résultats cliniques et radiologiques indésirables. Dans l'étude des patients âgés a constaté que l'arthrose est associée à chondrocalcinosis, en particulier dans le département de tibiofemoralnom latéral de l'articulation du genou et les trois premiers des articulations métacarpophalangiennes. Souvent, chez les patients souffrant d'arthrose, les deux types de cristaux sont détectés - OFC et PFCD.

Cliniquement, la dégénérescence du cartilage articulaire, causée par le dépôt de cristaux contenant du calcium, diffère de celle de l'arthrose primaire. Si les cristaux étaient un épiphénomène simple de la dégénérescence du cartilage, ils seraient trouvés dans les articulations qui sont le plus souvent affectées par l'arthrose primaire, c'est-à-dire. Dans le genou, la hanche, les petites articulations des mains. Au contraire, les maladies du dépôt des cristaux affectent souvent atypique pour les articulations de l'ostéoarthrose primaire - l'épaule, le poignet, ulnaire. La présence de cristaux dans le liquide articulaire (exsudat) est associée à une dégénérescence plus grave du cartilage articulaire. La question de savoir quelle est la cause et quelle est la conséquence est le dépôt de cristaux ou la dégénérescence du cartilage. La position intermédiaire est supposée par l'hypothèse suivante: l'anomalie primaire du métabolisme du cartilage conduit à sa dégénérescence, et le dépôt secondaire des cristaux accélère sa dégradation (dite théorie de la boucle d'amplification).

Le mécanisme exact d'endommagement du cartilage articulaire avec des cristaux contenant du calcium n'est pas connu, ses éléments individuels sont donnés ci-dessous. Théoriquement, les cristaux contenant du calcium peuvent directement endommager les chondrocytes. Cependant, avec l'examen histologique, les cristaux sont rarement localisés près des chondrocytes, ils sont même moins souvent absorbés par eux. La plus probable est de cristaux de phagocytose des cellules de la membrane synoviale avec isolement ultérieur de la sécrétion d'enzymes protéolytiques ou des cytokines, stimule la sécrétion des enzymes par les chondrocytes. Ce concept est confirmé par l'étude du rôle de la synovite induite par les PFCD dans le développement de l'arthrose à progression rapide de l'arthropathie à pyrophosphate. Dans cette étude, des lapins atteints d'arthrose, induits par une méniscectomie latérale partielle, ont reçu du pyrophosphate de calcium dihydraté (1 ou 10 mg) une fois par semaine dans l'articulation du genou droit. Il s'est avéré qu'après 8 injections dans l'articulation du genou droit, il y avait des changements significativement plus graves par rapport à la gauche. L'intensité de l'inflammation synoviale était corrélée avec l'injection intra-articulaire de cristaux de pyrophosphate de calcium dihydraté et leur dose. Malgré le fait que les doses de cristaux de PFCD utilisés dans cette étude dépassent celles in vivo, les résultats indiquent le rôle de l'inflammation induite par PFCD dans la progression de l'arthrose dans l'arthropathie pyrophosphate.

Les mécanismes potentiels de l'altération du cartilage articulaire par les cristaux contenant du calcium sont associés à leurs propriétés mitogéniques, à leur capacité à induire la MMP et à stimuler la synthèse des prostaglandines.

Effet mitogène des cristaux contenant du calcium. Dans les arthropathies cristallisées, la prolifération des cellules de la membrane synoviale est souvent observée, et les cristaux eux-mêmes ne sont que partiellement responsables de ce processus. Une augmentation du nombre de cellules synoviales s'accompagne d'une sécrétion accrue de cytokines, qui favorisent la chondrolyse et provoquent la sécrétion d'enzymes protéolytiques. Les cristaux d'OCK dans les concentrations trouvées dans la pathologie des articulations chez l'homme stimulent, de manière dose-dépendante, la mitogenèse de la culture de fibroblastes de peau au repos, des fibroblastes synoviaux de chiens et de souris. Cristaux de pyrophosphate de calcium dihydraté, d'urate, de sulfate, de carbonate et si le phosphate de calcium stimule la croissance cellulaire. Démarrage et permettre pic ( ³ H) -thymidine incorporation, induite par ces cristaux sont décalés de 3 heures par rapport à la stimulation de sérum de cellules sanguines. Peut-être, cette période de temps est nécessaire pour la phagocytose et la dissolution des cristaux. L'addition de cristaux témoins de la même taille (p. Ex. Poussière de diamant ou particules de latex) n'a pas stimulé la mitogenèse. Les cristaux d'urate de monohydrate de sodium avaient de faibles propriétés mitogéniques et étaient significativement inférieurs à ceux de l'urate de calcium, ce qui indique une valeur importante dans la mitogenèse de la teneur en calcium dans les cristaux. Les cristaux synthétiques OFC possédaient les mêmes propriétés mitogéniques que les cristaux obtenus chez les patients atteints de chondrocalcinose. Cristaux de calcium effet mitogene n'a pas été le résultat d' une augmentation de la teneur en calcium dans le milieu environnant la cellule in vitro, en tant que principal par dissolution de cristaux de phosphate de calcium dans le milieu n'a pas stimulé l' incorporation de ( ³ H) -thymidine fibroblastes.

L' un des mécanismes proposés genèse de mito FCS-induite est le suivant: la prolifération anormale des cellules synoviales peut être associée (au moins partiellement) à l' endocytose et la dissolution intracellulaire des cristaux, ce qui conduit à une augmentation de la concentration de Ca ²⁺ dans le cytoplasme cellulaire et l'activation de calcium voies conduisant à la mitogenèse. À l' appui de ce concept répond au besoin d' un contact direct de la cellule - le cristal pour stimuler la mitogenèse comme exposition de culture cellulaire de cristaux avaient entraîné une croissance cellulaire et l' exposition des cellules, privés de la possibilité d' un tel contact, n'a pas causé de leur croissance. Afin d'étudier la phagocytose des cristaux suivants ont besoin de l'interaction d'une cellule - les cellules à cristaux cultivés avec ⁴⁵ Ca-FCS et ( ³ H) thymidine. Il est apparu que contenant ⁴⁵ Ca cellules CPCH comprennent un plus grand nombre ( ³ H) thymidine à des cellules marquées sans phosphate de calcium primaire. La suppression des cristaux d'endocytose de cytochalasine de culture macrophage provoqué une inhibition de la dissolution des cristaux, qui souligne également la nécessité de phagocytose.

Les cristaux contenant du calcium sont solubles dans l'acide. Après la phagocytose, les cristaux se dissolvent dans un milieu acide avec des phagolysosomes de macrophages. La chloroquine, le chlorure d'ammonium, bafilomitsin lizosomotrofnye A1 et tous les agents qui élèvent le pH lysosomal dose-dépendante inhibent l'absorption intracellulaire et la dissolution des cristaux ( ³ H) blastes fibro--thymidine cultivées avec des cristaux primaires de phosphate de calcium.

L'addition de cristaux d'OFC à une culture de fibroblastes monocouche a provoqué une augmentation immédiate de dix fois de la teneur en calcium intracellulaire, qui est revenue à la ligne de base après 8 minutes. La source de calcium était principalement un ion extracellulaire, puisque les cristaux de phosphate de calcium basique ont été ajoutés au milieu nutritif sans calcium. L'augmentation suivante de la concentration en calcium intracellulaire a été observée après 60 minutes et a duré au moins 3 heures, la source de calcium étant des cristaux phagocytés dissous dans les phagolysosomes.

Il a été établi que l'effet mitogène des cristaux de RPC est similaire à celui du PDGF en tant que facteur de croissance; comme ces derniers, les cristaux d'OFC montrent une synergie vis-à-vis de l'IGF-1 et du plasma sanguin. Le blocage de l'IGF-1 réduit la mitogenèse des cellules en réponse à l'OF. PG Mitchell et al (1989) ont montré que les cristaux FCS-induction de fibroblastes mitogenèse Balb / c - ₃ T ₃ nécessitent une protéine kinase de sérine / thréonine C (PKC) - l' un des médiateurs majeurs de signaux générés à une des cellules de stimulation externe des hormones, des neurotransmetteurs et des facteurs la croissance. Diminution de l' activité de PKC dans des cellules de souris BALB / c- ₃ T ₃ inhibe l' induction de FCS à médiation par des proto - oncogènes c-fos et c-myc, mais n'a aucun effet sur la stimulation de ces oncogenes médiées par PDGF.

Augmentation de la teneur en calcium intracellulaire après dissolution de cristaux phagocyté - pas la seule voie pour le signal mitogenèse. Lorsque les facteurs de croissance tels que PDGF se lie à son récepteur membranaire stimule la phospholipase C (phospho-diesteraza) qui gidroliziruetfosfatidilinozitol 4,5-bisphosphate pour former des messagers intracellulaires - idiatsilglitserola inositol-3-phosphate. Les premières sorties calcium à partir du reticulum endoplasmique par la modulation de l'activité des enzymes dépendantes de la calmoduline dépendante du calcium et de calcium / tels que des protéines kinases et des proteases.

R. Rothenberg et N. Cheung (1988) ont signalé une dégradation accrue de la phospholipase C du phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate dans les cellules synoviales de lapin en réponse à la stimulation par les cristaux de l'OFC. Ces derniers augmentent significativement la teneur en inositol-1-phosphate dans les cellules avec le ( ³ H) -inositol marqué; le pic a été atteint en 1 minute et a duré environ 1 heure.

Le diacyl-glycérol est un activateur potentiel du pyrophosphate de calcium dihydraté. Puisque les cristaux de CRC augmentent l'activité de la phospholipase C, ce qui conduit à l'accumulation de diacylglycérol, on peut donc s'attendre à une augmentation de l'activation de la PKC. PG Mitchell et ses co-auteurs (1989) ont comparé l'effet des cristaux de RPC et des PDGF sur la synthèse de l'ADN par les fibroblastes Balb / c- ₃ T ₃. En culture cellulaire, la PKC a été inactivée par incubation de cellules avec un phorbol diester (TFA) fixant la tumeur, un analogue du diacylglycérol. Une stimulation prolongée avec de faibles doses de TFA réduit l'activité de la PKC, alors qu'une seule stimulation avec une dose élevée est activée. La stimulation de la synthèse de l'ADN par les cristaux de RPC a été supprimée après l'inactivation de la PKC, ce qui indique l'importance de cette enzyme dans la mitogenèse induite par l'OFC. Plus tôt, GM McCarthy et co-auteurs (1987) ont démontré la connexion de la réponse mitogène des fibroblastes humains aux cristaux OFC avec activation de la PKC. Cependant, les cristaux d'OFC n'activent pas la phosphatidylinositol-3-kinase ou les tyrosine kinases, confirmant le fait que le mécanisme d'activation cellulaire par les cristaux d'OPC est sélectif.

La prolifération cellulaire est contrôlée par un groupe de gènes appelés proto-oncogènes. Les protéines foe et thu, produits de proto-oncogènes c-fos et c-shus sont localisés dans le noyau cellulaire et sont associés à des séquences d'ADN spécifiques. La stimulation des fibroblastes ZT3 par les cristaux d' OCP conduit à l'expression de c-fos pendant plusieurs minutes, qui atteint un maximum 30 minutes après la stimulation. L'induction de la transcription avec des cristaux OFC -mouse ou PDGF se produit dans l'heure et atteint un maximum après 3 heures après la stimulation. Au moins 5 h cellules supportent un niveau accru de transcription de c-fos et c-myc. Dans les cellules avec PKC inactivé, la stimulation des cristaux c-fos et c-muss de RPC ou TPD est significativement inhibée, tandis que l'induction de ces gènes PDGF ne change pas.

Les représentants de la famille des protéines kinases activées par un mitogène (MAP K) sont des régulateurs clés de diverses cascades de signalisation intracellulaires. L'une des sous-classes de cette famille, p42 / p44, régule la prolifération des cellules par un mécanisme impliquant l'activation des proto-oncogènes c-fos et c-jun. Les cristaux OFC et PFCD activent la voie de signalisation de la protéine kinase, à laquelle participent à la fois p42 et p44, ce qui indique le rôle de cette voie dans la mitogenèse induite par les cristaux contenant du calcium.

Enfin, dans la mitogenèse induite par l'OFC, le facteur nucléaire de transcription KB (NF-kB), qui a d'abord été décrit comme le gène de l'immunoglobuline à chaîne légère (IgK), est impliqué. C'est un facteur de transcription induit, important pour de nombreuses voies de signalisation, puisqu'il régule l'expression de divers gènes. L'induction de NF-kB est généralement associée à la libération de protéines inhibitrices du cytoplasme, appelée 1kB. Après l'induction de NF-kB, il se produit une translocation du facteur de transcription actif dans le noyau. Les cristaux OFC induisent NF-kB dans les fibroblastes Balb / c- ₃ T ₃ et les fibroblastes cutanés humains.

Plusieurs voies peuvent être impliquées dans la transmission du signal après l'activation du NF-κB, mais toutes impliquent des protéines kinases qui phosphorylent (et donc dégradent) 1 kB. Sur la base des résultats des études in vitro, il a été supposé précédemment que 1 kB sert de substrat pour les kinases (par exemple, PKC et protéine kinase A). Cependant, un complexe kinase de 1 kB avec un poids moléculaire élevé a été récemment identifié. Ces kinases phosphorylent spécifiquement les résidus sérine de 1 kB. L'activation de NF-kV TNF-a et IL-1 nécessite l'action efficace de la kinase inductrice de NF-KB (NIC) et de la kinase 1KB. Le mécanisme moléculaire de l'activation de la NIC n'est actuellement pas connu. Malgré le fait que les cristaux d'OFC activent PKC et NF-kV, on ne sait pas dans quelle mesure ces deux processus peuvent être connectés. Puisque la modification de la kinase GKB est effectuée par phosphorylation, le rôle de la PKC dans l'induction par les cristaux de NFC-NFC par phosphorylation et l'activation de la kinase GKB n'est pas exclu. À l'appui de ce concept, l'inhibition de la PKC par la mitogénèse induite par le cristallin OFC de la staurosporine et l'expression de NF-KB pourrait servir de support à ce concept. De même, la staurosporine peut inhiber la kinase GkV et, par conséquent, inhiber la protéine kinase A et d'autres protéines kinases.

Ainsi, le mécanisme de la mitogenèse RPC-cristalline induite dans les fibroblastes comprend au moins deux processus différents:

• événement lié à la membrane rapide, qui entraîne l'activation de la PKC et de la MAP K, l'induction de NF-KB et de proto-oncogènes,
• dissolution plus lente intracellulaire des cristaux, ce qui conduit à une augmentation de la teneur intracellulaire de Ca ²⁺, puis à l'activation d'un certain nombre de processus calcium-dépendants qui stimulent la mitogenèse.

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L'induction de cristaux contenant du MMP-calcium

Les médiateurs des lésions tissulaires avec des cristaux contenant du calcium sont la MMP-collagénase-1, la stromélysine, la gélatinase de 92 kD et la collagénase-3.

En tenant compte de la relation entre la teneur en cristaux OFK et la destruction des tissus articulaires, une hypothèse a été avancée, selon laquelle les cristaux de RPA et, éventuellement, de certains collagènes sont phagocytés par les cellules synoviales. Les synovvites stimulées prolifèrent et sécrètent des protéases. Cette hypothèse a été testée in vitro par l'addition de cristaux naturels ou synthétiques de RPA, de PFCD et d'autres à la culture de synovites humaines ou canines. Le niveau d'activité des protéases neutres et des collagénases a augmenté de manière dose-dépendante et était environ 5-8 fois plus élevé que dans la culture témoin de cellules qui ont été cultivées sans cristaux.

Dans les cellules cultivées dans un milieu contenant des cristaux, la co-induction de l'ARNm de la collagénase-1, de la stromélysine et de la gélatinase-92 kD a été détectée avec la sécrétion subséquente d'enzymes dans le milieu.

Les cristaux d'OFC ont également provoqué l'accumulation d'ARNm de collagénase-1 et de collagénase-2 dans des chondrocytes porcins matures avec ensuite la sécrétion d'enzymes dans le milieu.

GM McCarty et ses co-auteurs (1998) ont étudié le rôle de la dissolution intracellulaire des cristaux dans la production cristallisée de MMP. L'augmentation de pH lysosomal avec bafilomitsina Une dissolution intracellulaire déprimé de cristaux et affaiblissent la réponse proliférative des fibroblastes humains à CPCH cristaux, mais ne pas inhiber la synthèse et la sécrétion de MMP.

Ni les cristaux de phosphate de calcium basique ni les PFCD n'ont induit la production d'IL-1 in vitro, contrairement aux cristaux d'urate de sodium.

Les données actuelles indiquent clairement une stimulation directe de la production de MMP par les fibroblastes et les chondrocytes au contact de cristaux contenant du calcium.

Les symptômes de l'arthrose témoignent du rôle important de la MMP dans la progression de la maladie. La présence de cristaux contenant du calcium améliore la dégénérescence des tissus des articulations touchées.

Stimulation de la synthèse des prostaglandines

En plus de la stimulation de la croissance cellulaire, la sécrétion d'enzymes de cristaux contenant du calcium provoquent la libération de prostaglandine à partir des cultures de cellules de mammifères, en particulier PGE ₂. La libération de PGE- _{2 se produit} dans tous les cas dans la première heure après l'exposition des cellules aux cristaux. R. Rothenberg (l 987) a déterminé que la principale source d'acide arachidonique pour la synthèse de PGE ₂ sont la phosphatidylcholine et la phosphatidyléthanolamine, et également confirmé que la phospholipase A ₂ et le pied - production de chemin dominant de PGE ₂.

En réponse à l'effet des cristaux de CPC, la PGE1 peut également être libérée. GM McCarty et ses co-auteurs ( 1993, 1994 ) ont étudié l'effet de la PGE ₂, de la PGE et de son analogue, le misoprostol, sur la réponse mitogène des fibroblastes humains aux cristaux d'OFC. Les trois agents inhibaient la réponse mitogène d'une manière dépendante de la dose, le PGE et le misoprostal présentant une activité inhibitrice plus prononcée. La PGE et le misoprostol, mais pas la PGE _{2, ont} inhibé l'accumulation de l'ARNm de la collagénase en réponse à l'effet des cristaux d'OFC.

MG McCarty et N. Cheung (1994) ont étudié le mécanisme de l'activation médiée par RPC des cellules PGE. Les auteurs ont montré que PGE - un puissant inducteur de l' AMPc intracellulaire de PGE ₂ et inhibe PGE mitogenèse induite par l' OFC et la production de MMP par voie de signalisation dépendante de l' AMPc. Il est possible qu'une augmentation de la production de PGE induite par les cristaux OFK affaiblisse leurs autres effets biologiques (mitogenèse et production de MMP) par le mécanisme de rétroaction.

Inflammation induite par les cristaux

Calcium-cristaux sont souvent trouvés dans le liquide synovial de patients souffrant d'arthrose, mais avec des épisodes d'inflammation aiguë leucocytose rare comme dans l' arthrose et arthropathies à kristallassotsiirovannyh (par exemple, le syndrome de « l' épaule joint Milwaukee »). Le potentiel phlogistique des cristaux peut être modifié par un certain nombre de facteurs inhibiteurs. R. Terkeltaub et al (1988) ont démontré la capacité du plasma et du sérum sanguin significativement inhiber le phosphate de calcium basique cristallisé granulotsitovov de réponse des neutrophiles. Les facteurs qui provoquent une telle inhibition sont les protéines de liaison aux cristaux. L' examen de l' une de ces protéines - un ₂ -HS glycoprotéine (AHSR) - a montré que ANSG est l'inhibiteur le plus puissant et spécifique des granulocytes neutrophiles dans les cristaux de réponse CPCH. AHSr - protéine de lactosérum d'origine hépatique; On sait qu'en comparaison avec d'autres protéines du sérum sanguin, il se trouve dans des concentrations relativement élevées contenues dans l'os et le tissu minéralisé. En outre, le présent AHSR dans « noninflamed » liquide synovial, et est détectée sur les cristaux primaires de phosphate de calcium dans le liquide synovial native. Ainsi, non exclu pour moduler la probabilité AHSR flogogennogo noyau potentiel de cristaux de phosphate de calcium dans des conditions in vivo.

Pour résumer, nous présentons deux schémas pathogenèse de l'arthrose proposée van den Berg WB et al (1999) et M. Sarrabba et al (1996), qui combinent des facteurs mécaniques, génétiques et biochimiques.