PMC (Italiano)

L’osteoartrite (OA) è caratterizzata da un lento e progressivo deterioramento della cartilagine articolare. L’OA probabilmente deriva da una combinazione di fattori sistemici (genetica, età, fattori ambientali) e fattori locali (carico articolare anormale, uso eccessivo o trauma) che lavorano di concerto per creare una condizione con caratteristiche morfologiche e cliniche definibili., Diversi fattori di rischio per OA sono stati precedentemente identificati, tra cui predisposizione genetica, obesità, diabete, ipertensione, iperuricemia, traumi precedenti e invecchiamento (1). Tuttavia, a causa in gran parte di un’incapacità di controllare i fattori confondenti, la patogenesi sottostante e i fattori causali responsabili dell’inizio e della progressione della malattia rimangono in gran parte sconosciuti.

C’è un crescente corpo di prove che correlano la progressione dell’OA con una sovraregolazione dei processi infiammatori (2)., Lo stress ossidativo provocato dalle specie reattive dell’ossigeno (ROS) disturba ulteriormente l’omeostasi della cartilagine e promuove il catabolismo attraverso l’induzione della morte cellulare, la rottura dei proteoglicani della matrice (PGs), l’upregulation della produzione enzimatica degradante della matrice latente, l’inibizione della sintesi della matrice extracellulare (ECM) e l’ossidazione delle molecole intracellulari ed extracellulari (3). Pertanto, i fattori ambientali che promuovono lo stress ossidativo e gli stati infiammatori potrebbero potenzialmente agire come fattore di rischio per l’OA., Il consumo di alcol potrebbe essere un potenziale fattore di rischio perché: il consumo cronico di alcol, altamente comune nelle società occidentali e industriali, genera specie reattive dell’ossigeno (ROS), portando a stress ossidativo sistemico e tissutale nell’uomo e nei roditori, e l’alcol è in grado di indurre stati pro-infiammatori in più organi come fegato, cuore, sistema nervoso centrale e pancreas (4, 5).

Diversi studi hanno precedentemente tentato di chiarire una relazione tra il consumo di alcol e l’artrite infiammatoria come l’artrite reumatoide, con risultati contrastanti (6, 7)., Tuttavia, nonostante le recenti prove che dimostrano l’importanza dello stress ossidativo e degli stati pro-infiammatori nello sviluppo e nella progressione della malattia degenerativa delle articolazioni, l’impatto del consumo di alcol sull’OA non è stato ancora studiato. I risultati del presente studio suggeriscono che l’esposizione cronica all’alcol può aumentare la suscettibilità allo sviluppo e/o alla progressione dell’OA., Utilizzando un modello convalidato in vivo di trattamento con alcol cronico, mostriamo che il consumo cronico di alcol aumenta la perdita di PG nelle articolazioni del ginocchio e della spalla dei topi, stimola più mediatori infiammatori, catabolici e anti-anabolizzanti coinvolti nella cartilagine.

Nel nostro protocollo sperimentale, giovani maschi adulti (di età compresa tra 7-9 settimane) topi C57BL/6 sono stati forniti ad libitum accesso a una dieta alcolica (cioè la dieta Nanji), contenente 4,5% (v/v) di etanolo (29% di calorie derivate dall’etanolo) o una dieta di controllo isocalorica senza alcool per 8 settimane (n=14-16 per gruppo)., Tutti i protocolli e le pratiche animali sono stati esaminati e approvati in anticipo dai comitati istituzionali per la cura e l’uso degli animali presso la Rush University e la Northwestern University. Dopo otto settimane di dieta contenente alcol o la dieta di controllo, i topi sono stati eutanasia e sezioni articolari sono stati raccolti, fisso, paraffina incorporato, e colorato con Safranina-O per valutare la struttura della cartilagine e la matrice proteoglicano (PG) contenuto., La dieta alcolica è una leggera modifica della dieta Leiber-DiCarli ben convalidata in cui la fonte di grasso proviene dall’olio di pesce e il consumo di questa dieta nei topi BL6 ha dimostrato di produrre livelli di alcol nel sangue che si trovano nel livello da basso a moderato (8). Il nostro gruppo, e altri, hanno usato con successo questa dieta alcolica per indurre una varietà di patologie alcoliche tra cui il cancro del colon, l’iperpermeabilità intestinale, l’endotossemia e la patologia epatica nei roditori (8-10).,

Il livello di alcol sierico nei topi alimentati con alcol al momento dell’eutanasia era ~3 mg / dL e questi topi non mostravano anomalie comportamentali evidenti durante il nostro protocollo sperimentale. L’esame istologico delle articolazioni del ginocchio di topi alimentati con dieta di controllo ha dimostrato una normale architettura della cartilagine articolare con intensa colorazione Safranina-O. Al contrario, le articolazioni del ginocchio di topi alimentati con alcol mostravano caratteristiche simili a OA, con un aumento della perdita di PG rappresentato dalla colorazione Safranina-O e da una lieve fibrillazione (Figura 1A). Questi risultati sono stati quantificati utilizzando un sistema di punteggio semi-quantitativo OARSI., I topi alimentati con alcol hanno ottenuto un punteggio significativamente più alto (1,3±0,67) rispetto ai topi di controllo (0,3±0,27; P < 0,05), indicando cambiamenti artritici più gravi nelle articolazioni del ginocchio dei topi alimentati con alcol rispetto al controllo (Figura 1A, pannello inferiore). Risultati simili sono stati trovati nelle articolazioni della spalla (Figura 1B), poiché la colorazione Safranina-O ha rivelato una diminuzione del contenuto lordo di PG e una superficie irregolare della cartilagine nelle articolazioni della spalla di topi alimentati con alcol rispetto al gruppo di controllo., Abbiamo applicato il punteggio OARSI per quantificare i cambiamenti patologici nella spalla e abbiamo trovato punteggi OARSI significativamente più alti per topi alimentati con alcol (0,75±0,28) rispetto ai topi di controllo (0,12±0,25; P < 0,05) (Figura 1B, pannello inferiore). È interessante notare che i dischi intervertebrali non hanno mostrato cambiamenti patologici nei topi alimentati con alcol rispetto ai topi di controllo (Figura 1C).,

I nostri risultati dimostrano un ruolo patologico dell’alcol su specifici mediatori catabolici e anti-anabolizzanti nelle articolazioni del ginocchio (Figura supplementare 1) che possono aumentare la suscettibilità dell’induzione OA. Nel nostro studio, fosfo protein chinasi C δ (pPKCδ), pNF-kB e pERK1/2 sono stati significativamente aumentati nelle articolazioni del ginocchio alimentate con alcol rispetto ai topi di controllo (Figura supplementare 1A, P < 0.,05), suggerendo che il consumo cronico di alcol stimola queste vie di segnalazione cataboliche, che possono provocare la successiva produzione di enzimi distruttivi della cartilagine. Il marcatore ipertrofico RUNX2, così come una metalloproteasi – 13 della matrice degli enzimi distruttivi della cartilagine chiave (MMP-13) e una disintegrina e metalloproteinasi con motivi trombospondinici-5 (ADAMTS-5), sono stati significativamente aumentati nelle articolazioni del ginocchio di topi alimentati con alcol rispetto ai topi di controllo (Figura supplementare 1B; P < 0,05).,

Oltre all’induzione di effetti catabolici, abbiamo osservato che il consumo cronico di alcol ha comportato una notevole riduzione dei mediatori anabolici e antinfiammatori nei condrociti articolari come valutato da immunoistochimica (Figura supplementare 1C, P < 0.05). Queste molecole includono inibitore tissutale della metalloproteinasi-3 (TIMP-3), SOX-9, proteina di gruppo ad alta mobilità-2 (HMGB2) e soppressore della segnalazione di citochine-2 (SOCS-2), molecole che sono state significativamente ridotte nella cartilagine OA e associate sia alla protezione che alla riparazione della cartilagine., Questi risultati dimostrano chiaramente che il consumo cronico di alcol aumenta le vie di segnalazione cataboliche e sopprime l’attività anabolica, riparativa e antinfiammatoria nei condrociti articolari del ginocchio del topo. Abbiamo anche eseguito la tomografia micro-computerizzata (uCT) per determinare se eventuali cambiamenti patologici nella patologia ossea dopo il trattamento con alcol cronico erano evidenti. Tuttavia, non abbiamo trovato una significativa patologia ossea nelle articolazioni del ginocchio di topi alimentati con alcol dal nostro protocollo sperimentale (dati non mostrati).,

A nostra conoscenza, questi risultati forniscono la prima prova che il consumo cronico di alcol può essere un nuovo fattore di rischio per lo sviluppo di OA. La patologia associata al consumo cronico di alcol è multifattoriale, con diverse conseguenze in diversi tipi di cellule attraverso effetti tossici diretti e indiretti di specifici metaboliti, stress ossidativo, processi immunologici/infiammatori. È ben noto che il consumo di alcol provoca endotossemia che si pensa contribuisca al danno epatico dell’alcol (11)., In effetti, abbiamo dimostrato che il consumo di alcol promuove l’iperpermeabilità intestinale e l’endotossemia nei roditori, inclusi i topi BL6 (8) fenomeno che si osserva anche negli alcolisti umani (12). Sono necessari studi futuri per valutare il contributo della disfunzione della barriera intestinale e dell’endotossemia nei nostri studi.

Ci sono, tuttavia, diverse limitazioni di questo studio che devono essere menzionate., In primo luogo, abbiamo affrontato gli effetti del consumo cronico di alcol in un modello murino in vivo dell’articolazione del ginocchio, il che rende difficile generalizzare i risultati tra le specie al tessuto articolare umano. Gli studi clinici sono necessari per confermare i nostri dati per associare l’alcolismo cronico e la patologia articolare. In secondo luogo, l’attuale studio riporta la potente attività catabolica dell’alcol cronico nell’omeostasi della cartilagine tramite PKCδ e la segnalazione MAPK, ma una comprensione dettagliata delle specifiche vie di segnalazione cellulare e dei meccanismi molecolari alla base di questi risultati rimane da chiarire., Infine, sebbene questi risultati abbiano una significativa rilevanza clinica potenziale, diversi aspetti dei meccanismi sottostanti rimangono sconosciuti. Ulteriori studi faciliteranno una migliore comprensione dei molteplici e complessi effetti stimolati dall’alcol nel tessuto articolare.