PMC (Nederlands)

artrose (OA) wordt gekenmerkt door een langzame en progressieve verslechtering van het gewrichtskraakbeen. OA komt waarschijnlijk voort uit een combinatie van systemische (genetica, leeftijd, omgevingsfactoren) en lokale factoren (abnormale gezamenlijke belasting, overmatig gebruik of trauma) die in overleg werken om een aandoening met definieerbare morfologische en klinische kenmerken te creëren., Verscheidene risicofactoren voor OA zijn eerder geà dentificeerd, met inbegrip van genetische predispositie, obesitas, diabetes, hypertensie, hyperurikemie, vorig trauma, en het verouderen (1). Echter, als gevolg van een groot deel van een onvermogen om te controleren voor verstorende factoren, de onderliggende pathogenese en causatieve factoren verantwoordelijk voor initiatie en progressie van de ziekte blijven grotendeels onbekend.

Er is een groeiend aantal aanwijzingen dat de progressie van OA correleert met een opregulatie van ontstekingsprocessen (2)., Oxidatieve stress veroorzaakt door reactieve zuurstofsoorten (ROS) verstoort verder de homeostase van het kraakbeen en bevordert katabolisme via inductie van celdood, afbraak van matrixproteoglycanen (PGs), upregulatie van latente matrixafbrekende enzymproductie, remming van extracellulaire matrixsynthese (ECM) en oxidatie van intracellulaire en extracellulaire moleculen (3). Aldus, zouden de milieufactoren die oxidatieve spanning en ontstekingsstaten bevorderen potentieel als risicofactor voor OA kunnen handelen., Alcoholconsumptie zou een potentiële risicofactor kunnen zijn omdat: chronische alcoholconsumptie, zeer gebruikelijk in Westerse en industriële samenlevingen, reactieve zuurstofspecies (ROS) genereert, wat leidt tot systemische en weefseloxidatieve stress bij mensen en knaagdieren, en alcohol in staat is om pro-inflammatoire toestanden te induceren in meerdere organen zoals lever, hart, centraal zenuwstelsel en alvleesklier (4, 5).

verschillende studies hebben eerder geprobeerd een verband tussen alcoholgebruik en inflammatoire artritis zoals reumatoïde artritis op te helderen, met tegenstrijdige resultaten (6, 7)., Ondanks recent bewijs dat het belang van oxidatieve stress en pro-inflammatoire toestanden in de ontwikkeling en progressie van degeneratieve gewrichtsaandoeningen aantoont, is het effect van alcoholgebruik op OA nog niet onderzocht. De bevindingen van deze studie suggereren dat chronische blootstelling aan alcohol de gevoeligheid voor de ontwikkeling en/of progressie van OA kan vergroten., Aan de hand van een gevalideerd in vivo model van chronische alcoholbehandeling laten we zien dat chronische alcoholconsumptie PG-verlies verhoogt in zowel knie-als schoudergewrichten van muizen, en meerdere inflammatoire, katabole en anti-anabole mediatoren die betrokken zijn bij kraakbeen stimuleert.

in ons experimentele protocol kregen jonge volwassen mannen (7-9 weken oud) C57BL/6 muizen ad libitum toegang tot een alcoholdieet (d.w.z. het Nanji-dieet), dat 4,5% (v/v) ethanol (29% ethanol-afgeleide calorieën) of een isocalorisch alcoholvrij controledieet bevat gedurende 8 weken (n=14-16 per groep)., Alle dierprotocollen en-praktijken werden van tevoren beoordeeld en goedgekeurd door de institutionele Animal Care and Use Committee van Rush University en Northwestern University. Na acht weken alcoholhoudend dieet of het controledieet werden muizen geëuthanaseerd en werden gewrichtssecties verzameld, gefixeerd, paraffine ingebed en gekleurd met Safranine-O om de kraakbeenstructuur en het gehalte aan matrix proteoglycaan (PG) te beoordelen., Het alcoholdieet is een lichte wijziging van het goed gevalideerde Leiber-DiCarli dieet waarin de vetbron afkomstig is van visolie en het gebruik van dit dieet bij BL6 muizen is aangetoond dat het alcoholgehalte in het bloed laag tot matig is (8). Onze groep, en anderen, hebben met succes gebruikt dit alcoholdieet om een verscheidenheid van alcoholpathologieën met inbegrip van darmkanker, intestinale hyperpermeabiliteit, endotoxemia, en leverpathologie bij knaagdieren veroorzaken (8-10).,

Serum alcohol niveau in de alcohol-gevoede muizen op het moment van euthanasie was ~3mg/dL en deze muizen vertoonden geen openlijke gedragsafwijkingen tijdens ons experimentele protocol. Histologisch onderzoek van kniegewrichten bij muizen met een dieet van de controle toonde een normale architectuur aan van het gewrichtskraakbeen met intense Safranine-o-kleuring. Kniegewrichten van met alcohol gevoede muizen vertoonden daarentegen OA-achtige kenmerken, met een toename van PG-verlies, vertegenwoordigd door Safranine-o-kleuring en lichte fibrillatie (figuur 1A). Deze resultaten werden gekwantificeerd met behulp van een OARSI semi-kwantitatief scoringssysteem., Alcoholgevoede muizen scoorden significant hoger (1,3±0,67) dan controle muizen (0,3±0,27; P < 0,05), wat wijst op ernstigere artritische veranderingen in de kniegewrichten van alcoholgevoede muizen in vergelijking met de controle (figuur 1A, onderste paneel). Vergelijkbare resultaten werden gevonden in schoudergewrichten (figuur 1B), aangezien Safranine-o-kleuring een afname van het bruto PG-gehalte en een onregelmatig kraakbeenoppervlak in schoudergewrichten van met alcohol gevoede muizen liet zien in vergelijking met de controlegroep., We pasten de OARSI-scores toe om pathologische veranderingen in de schouder te kwantificeren, en vonden significant hogere OARSI-scores voor alcoholgevoede muizen (0,75±0,28) in vergelijking met controle muizen (0,12±0,25; P < 0,05) (figuur 1B, Onderpaneel). Interessant is dat de tussenwervelschijven geen pathologische veranderingen vertoonden bij met alcohol gevoede muizen in vergelijking met controle muizen (figuur 1C).,

onze resultaten tonen een pathologische rol aan van alcohol op specifieke katabole en anti-anabole mediatoren in kniegewrichten (aanvullende figuur 1) die de gevoeligheid voor OA-inductie kunnen verhogen. In onze studie waren fosfo-eiwit kinase C δ (pPKCδ), pNF-kB en pERK1/2 significant verhoogd in kniegewrichten van alcoholgevoede muizen in vergelijking met controle muizen (aanvullend figuur 1A, P < 0.,05), wat suggereert dat chronische alcoholconsumptie deze katabole signaalwegen stimuleert, wat kan resulteren in de daaropvolgende productie van kraakbeendestructieve enzymen. Hypertrofische marker RUNX2, evenals een belangrijke kraakbeendestructieve enzymmatrix metalloprotease – 13 (MMP-13) en een disintegrine en metalloproteïnase met trombospondinmotieven-5 (ADAMTS-5), waren significant verhoogd in kniegewrichten van alcoholgevoede muizen in vergelijking met de controle muizen (aanvullende figuur 1B; P < 0,05).,

naast de inductie van katabole effecten, merkten we op dat chronische alcoholconsumptie resulteerde in een opvallende afname van anabole en anti-inflammatoire mediatoren in articulaire chondrocyten zoals beoordeeld door immunohistochemie (aanvullende figuur 1C, P < 0,05). Deze molecules omvatten weefselinhibitor van metalloproteinase-3 (TIMP-3), SOX-9, hoog-Mobiliteitsgroep eiwit-2 (HMGB2) en suppressor van cytokine signalerend-2 (SOCS-2), molecules die beduidend in OA kraakbeen werden verminderd en met zowel kraakbeenbescherming als reparatie geassocieerd., Deze bevindingen tonen duidelijk aan dat chronische alcoholconsumptie katabole signaalwegen verhoogt en anabole, reparatieve, en anti-inflammatoire activiteit in muiskniegewricht chondrocyten onderdrukt. We voerden ook micro-computertomografie (uCT) uit om te bepalen of pathologische veranderingen in botpathologie na chronische alcoholbehandeling duidelijk waren. We vonden echter geen significante botpathologie in de kniegewrichten van alcoholgevoede muizen uit ons experimentele protocol (gegevens niet getoond).,voor zover wij weten, leveren deze bevindingen het eerste bewijs dat chronisch alcoholgebruik een nieuwe risicofactor kan zijn voor de ontwikkeling van OA. De pathologie geassocieerd met chronische alcoholconsumptie is multi-factorieel, met diverse gevolgen in verschillende celtypes door directe toxische effecten evenals indirecte effecten van specifieke metabolieten, oxidatieve stress, immunologische/ontstekingsprocessen. Het is algemeen bekend dat alcoholconsumptie endotoxemie veroorzaakt, waarvan wordt aangenomen dat het bijdraagt aan schade aan de lever van alcohol (11)., We hebben inderdaad aangetoond dat alcoholconsumptie hyperpermeabiliteit en endotoxemie in de darmen bevordert bij knaagdieren, waaronder BL6 muizen (8) fenomeen dat ook wordt waargenomen bij menselijke alcoholisten (12). Toekomstige studies zijn nodig om de bijdrage van intestinale barrièredisfunctie en endotoxemie in onze studies te evalueren.

Er zijn echter een aantal beperkingen van deze studie die moeten worden vermeld., Ten eerste hebben we de effecten van chronische alcoholconsumptie besproken in een in vivo muismodel van het kniegewricht, wat het moeilijk maakt om resultaten over soorten te veralgemenen naar menselijk gewrichtsweefsel. Klinische studies zijn noodzakelijk om onze gegevens te bevestigen om chronisch alcoholisme en gewrichtspathologie te associëren. Ten tweede, rapporteert de huidige studie de krachtige katabole activiteit van chronische alcohol in kraakbeenhomeostase via PKCδ, en het signaleren van MAPK, maar een gedetailleerd begrip van de specifieke cel signalerende wegen en moleculaire mechanismen die aan deze bevindingen ten grondslag liggen moet nog worden opgehelderd., Tot slot, hoewel deze resultaten een significante potentiële klinische relevantie hebben, blijven verschillende aspecten van de onderliggende mechanismen onbekend. Verdere studies zullen een beter begrip van de meervoudige, complexe effecten gestimuleerd door alcohol in gewrichtsweefsel vergemakkelijken.