La osteoartritis (OA) se caracteriza por un deterioro lento y progresivo del cartílago articular. La OA probablemente surge de una combinación de factores sistémicos (genética, edad, factores ambientales) y locales (carga articular anormal, uso excesivo o trauma) que trabajan en conjunto para crear una condición con características morfológicas y clínicas definibles., Varios factores de riesgo para OA han sido previamente identificados, incluyendo predisposición genética, obesidad, diabetes, hipertensión, hiperuricemia, trauma previo y envejecimiento (1). Sin embargo, debido en gran parte a la incapacidad de controlar los factores de confusión, la patogénesis subyacente y los factores causales responsables del inicio y la progresión de la enfermedad siguen siendo en gran medida desconocidos.
existe un creciente cuerpo de evidencia que correlaciona la progresión de la OA con una regulación al alza de los procesos inflamatorios (2)., El estrés oxidativo provocado por las especies reactivas de oxígeno (ROS) perturba aún más la homeostasis del cartílago y promueve el catabolismo a través de la inducción de la muerte celular, la descomposición de los proteoglicanos de la matriz (PGs), la regulación ascendente de la producción de enzimas que degradan la matriz latente, la inhibición de la síntesis de la matriz extracelular (ECM) y la oxidación de las moléculas intracelulares y extracelulares (3). Por lo tanto, los factores ambientales que promueven el estrés oxidativo y los estados inflamatorios podrían actuar potencialmente como un factor de riesgo para OA., El consumo de Alcohol podría ser un factor de riesgo potencial porque: el consumo crónico de alcohol, muy común en las sociedades occidentales e industriales, genera especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que conduce al estrés oxidativo sistémico y tisular en humanos y roedores, y el alcohol es capaz de inducir estados proinflamatorios en múltiples órganos como el hígado, el corazón, el sistema nervioso central y el páncreas (4, 5).
varios estudios han intentado previamente dilucidar una relación entre el consumo de alcohol y la artritis inflamatoria como la artritis reumatoide, con resultados contradictorios (6, 7)., Sin embargo, a pesar de la evidencia reciente que demuestra la importancia del estrés oxidativo y los Estados proinflamatorios en el desarrollo y progresión de la enfermedad articular degenerativa, el impacto del consumo de alcohol en la OA aún no ha sido estudiado. Los hallazgos del presente estudio sugieren que la exposición crónica al alcohol puede aumentar la susceptibilidad al desarrollo y/o progresión de OA., Utilizando un modelo validado in vivo de tratamiento crónico con alcohol, mostramos que el consumo crónico de alcohol aumenta la pérdida de PG en las articulaciones de rodilla y hombro de ratones, estimula múltiples mediadores inflamatorios, catabólicos y anti-anabólicos involucrados en el cartílago.
en nuestro protocolo experimental, se proporcionó a ratones machos adultos jóvenes (de 7 a 9 semanas de edad) C57BL/6 acceso ad libitum a una dieta con alcohol (es decir, la dieta Nanji), que contenía 4,5% (V/v) de etanol (29% de calorías derivadas de etanol) o una dieta de control sin alcohol isocalórico durante 8 semanas (n=14-16 por grupo)., Todos los protocolos y prácticas animales fueron revisados y aprobados de antemano por los Comités institucionales de cuidado y uso de animales de la Universidad Rush y la Universidad Northwestern. Después de ocho semanas de dieta con alcohol o dieta control, los ratones fueron sacrificados y se recolectaron secciones articulares, fijas, incrustadas en parafina y teñidas con safranina-O para evaluar la estructura del cartílago y el contenido de proteoglicano (PG) de la matriz., La dieta alcohólica es una ligera modificación de la bien validada dieta Leiber-DiCarli en la que la fuente de grasa proviene del aceite de pescado y se ha demostrado que el consumo de esta dieta en ratones BL6 produce niveles de alcohol en sangre que están en niveles bajos a moderados (8). Nuestro grupo, y otros, han utilizado con éxito esta dieta alcohólica para inducir una variedad de patologías relacionadas con el alcohol, incluyendo cáncer de colon, hiperpermeabilidad intestinal, endotoxemia y patología hepática en roedores (8-10).,
el nivel de alcohol sérico en los ratones alimentados con alcohol en el momento de la eutanasia fue ~3mg / dL y estos ratones no mostraron ninguna anormalidad de comportamiento manifiesta durante nuestro protocolo experimental. El examen histológico de las articulaciones de la rodilla de ratones de control alimentados con dieta demostró una arquitectura normal del cartílago articular con tinción intensa de safranina-O. Por el contrario, las articulaciones de rodilla de ratones alimentados con alcohol mostraron características similares a la OA, con aumentos en la pérdida de PG representados por la tinción de safranina-O y fibrilación leve (figura 1a). Estos resultados se cuantificaron mediante un sistema de puntuación semicuantitativa OARSI., Los ratones alimentados con Alcohol obtuvieron una puntuación significativamente mayor (1,3±0,67) que los ratones control (0,3±0,27; p < 0,05), lo que indica cambios artríticos más graves en las articulaciones de la rodilla de los ratones alimentados con alcohol en comparación con el control (figura 1a, panel inferior). Se encontraron resultados similares en las articulaciones del hombro (figura 1B), ya que la tinción de safranina-O reveló una disminución en el contenido bruto de PG y una superficie de cartílago irregular en las articulaciones del hombro de ratones alimentados con alcohol en comparación con el grupo control., Aplicamos la puntuación OARSI para cuantificar los cambios patológicos en el hombro, y encontramos puntuaciones OARSI significativamente más altas para los ratones alimentados con alcohol (0.75±0.28) en comparación con los ratones control (0.12±0.25; p < 0.05) (figura 1B, panel inferior). Curiosamente, los discos intervertebrales no mostraron cambios patológicos en ratones alimentados con alcohol en comparación con los ratones control (figura 1C).,
Las Articulaciones de rodilla y las articulaciones glenohumerales (n=10 por grupo) se seccionaron en serie en un plano sagital, y se seleccionaron 3-4 secciones medias sagitales representativas de 7 µm de espesor y se teñieron con safranina-O para evaluación histológica. A, ratones con dieta Control demuestran una arquitectura normal del cartílago articular con tinción intensa de safranina O. Sin embargo, los ratones alimentados con alcohol muestran cambios similares al OA con reducción de la tinción de safranina o, lo que indica una depleción de PG y una puntuación OARSI más alta en comparación con el grupo control., El panel izquierdo es de baja ampliación (4X), el panel derecho de alta ampliación (20X). B, los ratones alimentados con Alcohol muestran depleción de PG y una superficie de cartílago irregular (flechas) en las articulaciones del hombro con una puntuación de gravedad de OA significativamente aumentada. Los resultados se expresan como media ± de (n = 10);*, p < 0,05 vs ratones control-dieta. C, No se observa diferencia en los discos de la columna vertebral de ratones alimentados con alcohol en comparación con el grupo de control., Barras de escala = 50µm
nuestros resultados demuestran un papel patológico del alcohol sobre mediadores catabólicos y anti-anabólicos específicos en las articulaciones de la rodilla (figura suplementaria 1) que puede aumentar la susceptibilidad a la inducción de AA. En nuestro estudio, la fosfoproteína quinasa c δ (pPKCδ), pNF-kB y pERK1/2 aumentaron significativamente en las articulaciones de rodilla de los ratones alimentados con alcohol en comparación con los ratones control (figura suplementaria 1a, p < 0.,05), sugiriendo que el consumo crónico de alcohol estimula estas vías de señalización catabólicas, lo que puede resultar en la producción posterior de enzimas destructivas del cartílago. El marcador hipertrófico RUNX2, así como una matriz de enzimas destructivas del cartílago clave metaloproteasa – 13 (MMP-13) y una desintegrina y metaloproteinasa Con motivos de trombospondina-5 (ADAMTS-5), aumentaron significativamente en las articulaciones de rodilla de ratones alimentados con alcohol en comparación con los ratones control (figura suplementaria 1B; p < 0.05).,
además de la inducción de efectos catabólicos, observamos que el consumo crónico de alcohol resultó en una sorprendente reducción de mediadores anabólicos y antiinflamatorios en condrocitos articulares evaluados por inmunohistoquímica (figura suplementaria 1C, p < 0.05). Estas moléculas incluyen inhibidor tisular de metaloproteinasa-3 (TIMP-3), SOX-9, proteína-2 del grupo de alta movilidad (HMGB2) y supresor de señalización de citoquinas-2 (SOCS-2), moléculas que disminuyeron significativamente en el cartílago de OA y se asociaron con la protección y reparación del cartílago., Estos hallazgos demuestran claramente que el consumo crónico de alcohol aumenta las vías de señalización catabólicas y suprime la actividad anabólica, Reparadora y antiinflamatoria en los condrocitos articulares de rodilla de ratón. También se realizó una tomografía computarizada (TCU) para determinar si se evidenciaban cambios patológicos en la patología ósea después del tratamiento crónico con alcohol. Sin embargo, no encontramos patología ósea significativa en las articulaciones de rodilla de ratones alimentados con alcohol a partir de nuestro protocolo experimental (datos no mostrados).,
hasta donde sabemos, estos hallazgos proporcionan la primera evidencia de que el consumo crónico de alcohol puede ser un nuevo factor de riesgo para el desarrollo de OA. La patología asociada al consumo crónico de alcohol es multifactorial, con diversas consecuencias en diferentes tipos celulares a través de efectos tóxicos directos e indirectos de metabolitos específicos, estrés oxidativo, procesos inmunológicos/inflamatorios. Está bien establecido que el consumo de alcohol causa endotoxemia que se cree que contribuye al daño hepático causado por el alcohol (11)., De hecho, hemos demostrado que el consumo de alcohol promueve la hiperpermeabilidad intestinal y la endotoxemia en roedores, incluidos los ratones BL6 (8) fenómeno que también se observa en los alcohólicos Humanos (12). Futuros estudios son necesarios para evaluar la contribución de la disfunción de la barrera intestinal y la endotoxemia en nuestros estudios.
Existen, sin embargo, varias limitaciones de este estudio que deben ser mencionadas., En primer lugar, hemos abordado los efectos del consumo crónico de alcohol en un modelo de ratón in vivo de la articulación de la rodilla, lo que dificulta la generalización de los resultados entre las especies al tejido articular humano. Los estudios clínicos son necesarios para confirmar nuestros datos para asociar el alcoholismo crónico y la patología articular. En segundo lugar, el estudio actual informa de la potente actividad catabólica del alcohol crónico en la homeostasis del cartílago a través de pkcδ y señalización MAPK, pero una comprensión detallada de las vías de señalización celular específicas y los mecanismos moleculares subyacentes a estos hallazgos aún no se ha dilucidado., Por último, aunque estos resultados tienen una relevancia clínica potencial significativa, se desconocen varios aspectos de los mecanismos subyacentes. Estudios adicionales facilitarán una mejor comprensión de los múltiples y complejos efectos estimulados por el alcohol en el tejido articular.