PMC (Norsk)

Artrose （OA) er preget av en langsom og progressiv forverring av leddbrusk. OA sannsynlig oppstår som følge av en kombinasjon av systemiske (genetikk, alder, miljø-faktorer) og lokale faktorer (unormal felles lasting, overforbruk eller traumer) som arbeider sammen for å skape en tilstand med definerbare morphologic og kliniske egenskaper., Flere risikofaktorer for OA har tidligere blitt identifisert, inkludert genetisk predisposisjon, fedme, diabetes, hypertensjon, hyperurikemi, tidligere traumer, og aldring (1). Imidlertid skyldes i stor del til en manglende evne til kontroll for konfunderende faktorer, er den underliggende patogenesen og utløsende faktorer ansvarlig for initiering og progresjon av sykdommen er fortsatt i stor grad ukjent.

Det er en økende mengde bevis for å sammenholde utviklingen av OA med en upregulation av inflammatoriske prosesser (2)., Oksidativt stress som fremkalles av reaktive oksygen arter (ROS) videre forstyrrer brusk homeostase og fremmer nedbrytningen via induksjon av celledød, sammenbrudd av matrix proteoglykaner (PGs), upregulation av latent matrix-nedverdigende enzym produksjon, hemming av ekstracellulære matriks (ECM) syntese, og oksidasjon av intracellulære og ekstracellulære molekyler (3). Dermed, miljømessige faktorer som fremmer oksidativt stress og inflammatoriske tilstander potensielt kan fungere som en risikofaktor for OA., Inntak av alkohol kan være en potensiell risikofaktor fordi: kronisk alkoholbruk, svært vanlig i Vestlige og industrialiserte samfunn, genererer reaktive oksygen arter (ROS), som fører til systemisk og vev oksidativt stress i mennesker og gnagere, og alkohol er i stand til å fremkalle pro-inflammatoriske tilstander i flere organer som lever, hjerte, sentralnervesystemet, og bukspyttkjertel (4, 5).

Flere studier har tidligere forsøkt å belyse en sammenheng mellom alkoholforbruk og provoserende leddgikt som revmatoid artritt, med motstridende resultater (6, 7)., Imidlertid, til tross for nylig bevis som viser viktigheten av oksidativt stress og pro-inflammatoriske tilstander i utvikling og progresjon av degenerative joint sykdom, påvirkning av alkohol forbruk på OA har ennå ikke blitt studert. Funnene i denne studien tyder på at kronisk alkohol eksponering kan øke risiko for utvikling og/eller progresjon av OA., Ved hjelp av en validert in vivo modell av kronisk alkohol behandling, viser vi at kronisk alkoholbruk øker PG tap i både kne og skulder leddene av mus, stimulerer flere inflammatoriske, katabolske, og anti-anabole mediatorer som er involvert i brusk.

I vår eksperimentell protokoll, ung voksen mann (i alderen 7-9 uker) C57BL/6 mus ble gitt ad libitum tilgang til et alkohol-kosthold (dvs., den Nanji kosthold), som inneholder 4.5% (v/v) etanol (29% etanol-avledet kalorier) eller en isocaloric alkohol-frie kontroll kosthold for 8 uker (n=14-16 per gruppe)., Alle dyr protokoller og rutiner ble gjennomgått og godkjent på forhånd av Institutional Animal Care and Use Komiteer på Rush University og Northwestern University. Følgende åtte uker av alkohol-holdige diett eller kontroll kosthold, mus ble euthanized og felles deler ble samlet inn, fast, parafin, og farget med Safranin-O for å vurdere brusk struktur og matrix proteoglycan (PG) innhold., Alkohol kosthold er en liten modifikasjon av godt validert Leiber-DiCarli kosthold som fett kilde kommer fra fisk, olje og forbruk av denne dietten i BL6 mus har vist seg å produsere blod alkohol nivå som er lavt til moderat nivå (8). Vår gruppe, og andre, har med hell brukt denne alkohol diett for å indusere et utvalg av alkohol patologi, inkludert kreft i tykktarmen, intestinal hyperpermeability, endotoxemia, og lever patologi i gnagere (8-10).,

Serum alkohol nivå i alkohol-matet mus på tidspunktet for eutanasi ble ~3mg/dL og disse musene ikke viser noen åpenbare atferdsmessige forandringer i løpet av vår eksperimentelle protokollen. Histologisk undersøkelse av kneet ledd av kontroll kosthold-matet mus viste normal arkitektur av leddbrusk med intens Safranin-O farging. I kontrast, kneledd av alkohol-matet mus vises OA-lignende egenskaper, med økning i PG tap representert ved Safranin-O farging og mild atrieflimmer (Figur 1A). Disse resultatene ble kvantifisert ved hjelp av en OARSI semi-kvantitative scoring system., Alkohol-matet mus scoret betydelig høyere (1.3±0.67) enn kontroll mus (0.3±0.27; P < 0.05), noe som indikerer mer alvorlig leddgikt endringer i kneledd av alkohol-matet mus i forhold til kontroll (Figur 1A, nedre panel). Tilsvarende resultater ble funnet i skulder leddene (Figur 1B), som Safranin-O flekker avdekket en nedgang i brutto PG innhold og en uregelmessig brusk overflaten i skulder leddene av alkohol-matet mus i forhold til kontrollgruppen., Vi har brukt OARSI scoring for å kvantifisere patologiske forandringer i skulderen, og funnet betydelig høyere OARSI score for alkohol-matet mus (0.75±0.28) i forhold til å styre mus (0.12±0.25; P < 0.05) (Figur 1B, nedre panel). Interessant, intervertebral plater viste ingen patologiske forandringer i alkohol-matet mus i forhold til å styre mus (Figur 1C).,

Våre resultater viser en patologisk rollen alkohol på bestemte katabolske og anti-anabole meklere i kneledd (Supplerende Figur 1) som kan øke følsomheten for OA induksjon. I vår studie, phospho protein kinase C δ (pPKCδ), pNF-kB, og pERK1/2 ble økt betydelig i kneledd av alkohol-matet i forhold til å styre mus (Supplerende Figur 1A, P < 0.,05), noe som tyder på at kronisk alkoholbruk stimulerer katabolske signaliserer trasé, noe som kan resultere i påfølgende produksjon av brusk nedbrytende enzymer. Hypertrofisk markør RUNX2, så vel som en nøkkel brusk nedbrytende enzymer matrix metalloprotease – 13 (MMP-13) og en disintegrin og metalloproteinase med thrombospondin motiver-5 (ADAMTS-5), ble vesentlig økt i kneledd av alkohol-matet mus i forhold til kontroll mus (Supplerende Figur 1B; P < 0.05).,

I tillegg til induksjon av katabolske effekter, observerte vi at kronisk alkoholbruk resulterte i en slående reduksjon av anabole og anti-inflammatoriske mediatorer i artikulære chondrocytes som vurderes av immunohistochemistry (Supplerende Figur 1C, P < 0.05). Disse molekylene inkluderer vev inhibitor av metalloproteinase-3 (TIMP-3), SOX-9, høy mobilitet gruppe protein-2 (HMGB2) og suppressor av cytokin signalering-2 (SOCS-2), molekyler som ble betydelig redusert i OA brusk og forbundet med både brusk beskyttelse og reparasjon., Disse funnene tydelig viser at kronisk alkohol forsterker katabolske signaliserer trasé og undertrykker anabole, reparerende, og anti-inflammatorisk aktivitet i mus kneet artikulære chondrocytes. Vi har også utført micro-computertomografi (uCT) for å finne ut om noen av patologiske forandringer i bein patologi etter kronisk alkohol behandling var tydelig. Men, vi fant ikke signifikante bein patologi i kne-leddene av alkohol-mus matet fra våre eksperimentelle protokollen (data ikke vist).,

Til vår kunnskap, disse funnene gir den første bevis for at kronisk alkoholbruk kan være en roman risikofaktor for utvikling av OA. Patologi assosiert med kronisk alkoholbruk er multi-fakultet, med ulike konsekvenser i ulike celletyper gjennom direkte toksiske effekter så vel som indirekte virkninger av spesifikke metabolitter, oksidativt stress, immunologiske/inflammatoriske prosesser. Det er velkjent at alkohol fører til endotoxemia som er tenkt å bidra til alkohol leverskade (11)., Vi har faktisk vist at alkohol forbruk fremmer intestinal hyperpermeability og endotoxemia i gnagere inkludert BL6 mus (8) fenomen som også er observert i menneskelig alkoholikere (12). Fremtidige studier er nødvendig for å vurdere bidraget av intestinal barriere dysfunksjon og endotoxemia i våre studier.

Det er imidlertid flere begrensninger i denne studien som trenger å bli nevnt., For det første har vi adressert effekter av kronisk alkoholbruk i en in vivo mus modell av kneleddet, noe som gjør det vanskelig å generalisere resultatene på tvers av arter til felles menneskelige vev. Kliniske studier er nødvendig for å bekrefte våre data å knytte kronisk alkoholisme og felles patologi. For det andre, den nåværende studien rapporterer potent katabolske aktivitet av kronisk alkohol i brusk homeostase via PKCδ, og MAPK signalering, men en detaljert forståelse av den spesifikke celle signaliserer trasé og molekylære mekanismer underliggende disse funnene gjenstår å bli belyst., Til slutt, selv om disse resultatene har betydelig potensiell klinisk relevans, er det flere aspekter av de underliggende mekanismene er fortsatt ukjent. Videre studier vil legge til rette for en bedre forståelse av de mange og komplekse virkninger stimulert av alkohol i felles vev.