PMC (Polski)

choroba zwyrodnieniowa stawów (Oa) charakteryzuje się powolnym i postępującym pogorszeniem chrząstki stawowej. OA prawdopodobnie wynika z kombinacji systemowych (genetyka, wiek, czynniki środowiskowe) i lokalnych czynników (nieprawidłowe obciążenie stawów, nadużywanie lub uraz) pracujących w porozumieniu, aby stworzyć stan o Definiowalnych cechach morfologicznych i klinicznych., Kilka czynników ryzyka dla OA zostały wcześniej zidentyfikowane, w tym predyspozycje genetyczne, otyłość, cukrzyca, nadciśnienie, hiperurykemia, poprzedni uraz, i starzenie się (1). Jednak ze względu na dużą część niemożność kontroli czynników zakłócających, podstawowe patogenezy i czynniki sprawcze odpowiedzialne za inicjację i progresji choroby pozostają w dużej mierze nieznane.

jest coraz więcej dowodów korelujących progresję OA ze wzrostem procesów zapalnych (2)., Stres oksydacyjny wywołany przez reaktywne formy tlenu (ROS) dodatkowo zakłóca homeostazę chrząstki i promuje katabolizm poprzez indukcję śmierci komórki, rozpad proteoglikanów matrycy (PGs), wzrost regulacji produkcji enzymów rozkładających matrycę utajoną, hamowanie syntezy macierzy pozakomórkowej (ECM) oraz utlenianie cząsteczek wewnątrzkomórkowych i pozakomórkowych (3). Tak więc czynniki środowiskowe, które promują stres oksydacyjny i stany zapalne mogą potencjalnie działać jako czynnik ryzyka dla OA., Spożycie alkoholu może być jednym z potencjalnych czynników ryzyka, ponieważ: przewlekłe spożycie alkoholu, bardzo powszechne w społeczeństwach zachodnich i przemysłowych, generuje reaktywne formy tlenu (ROS), prowadzące do ogólnoustrojowego i tkankowego stresu oksydacyjnego u ludzi i gryzoni, a alkohol jest zdolny do wywoływania Stanów prozapalnych w wielu narządach, takich jak wątroba, serce, ośrodkowy układ nerwowy i trzustka (4, 5).

kilka badań próbowało wcześniej wyjaśnić związek między spożyciem alkoholu a zapalnym zapaleniem stawów, takim jak reumatoidalne zapalenie stawów, z sprzecznymi wynikami (6, 7)., Jednakże, pomimo ostatnich dowodów wykazujących znaczenie stresu oksydacyjnego i stanów prozapalnych w rozwoju i postępie choroby zwyrodnieniowej stawów, wpływ spożywania alkoholu na OA nie został jeszcze zbadany. Wyniki niniejszego badania sugerują, że przewlekła ekspozycja na alkohol może zwiększać podatność na rozwój i (lub) progresję OA., Wykorzystując zwalidowany model przewlekłego leczenia alkoholowego in vivo, pokazujemy, że przewlekłe spożycie alkoholu zwiększa utratę PG zarówno w stawach kolanowych, jak i barkowych myszy, stymuluje wiele mediatorów zapalnych, katabolicznych i anabolicznych zaangażowanych w chrząstkę.

w naszym protokole doświadczalnym, młody dorosły samiec (w wieku 7-9 tygodni) myszy C57BL/6 otrzymał ad libitum dostęp do diety alkoholowej (tj. diety Nanji), zawierającej 4,5% (v/v) etanolu (29% kalorii etanolu) lub izokalorycznej diety kontrolnej bez alkoholu przez 8 tygodni (n=14-16 na Grupę)., Wszystkie protokoły i praktyki dotyczące zwierząt zostały wcześniej zweryfikowane i zatwierdzone przez instytucjonalne komitety ds. opieki nad zwierzętami Na Rush University i Northwestern University. Po ośmiu tygodniach stosowania diety zawierającej alkohol lub diety kontrolnej myszy poddano eutanazji i zebrano, utrwalono, osadzono parafinę i zabarwiono Safraniną-O w celu oceny struktury chrząstki i zawartości proteoglikanu matrycy (PG)., Dieta alkoholowa jest lekką modyfikacją dobrze zwalidowanej diety Leiber-DiCarli, w której źródło tłuszczu pochodzi z oleju rybiego, a spożycie tej diety u myszy BL6 wykazało, że wytwarza poziom alkoholu we krwi, który mieści się na niskim do umiarkowanego poziomie (8). Nasza grupa i inni z powodzeniem stosowali tę dietę alkoholową w celu wywołania różnych patologii alkoholowych, w tym raka jelita grubego, nadpobudliwości jelit, endotoksyczności i patologii wątroby u gryzoni (8-10).,

poziom alkoholu w surowicy u myszy karmionych alkoholem w czasie eutanazji wynosił ~3 mg/dL i myszy te nie wykazywały żadnych jawnych nieprawidłowości behawioralnych podczas naszego protokołu eksperymentalnego. Badanie histologiczne stawów kolanowych myszy karmionych dietą kontrolną wykazało prawidłową architekturę chrząstki stawowej z intensywnym barwieniem Safranin-O. Natomiast stawy kolanowe myszy karmionych alkoholem wykazywały cechy podobne do OA, ze wzrostem utraty PG reprezentowanym przez barwienie Safranin-O i łagodne migotanie (ryc. 1a). Wyniki te zostały obliczone przy użyciu półilościowego systemu punktacji OARSI., Myszy karmione alkoholem uzyskały znamiennie wyższą ocenę (1, 3±0, 67) niż myszy kontrolne (0, 3±0, 27; P < 0, 05), co wskazuje na poważniejsze zmiany artretyczne w stawach kolanowych myszy karmionych alkoholem w porównaniu do myszy kontrolnych (rysunek 1A, dolny panel). Podobne wyniki uzyskano w stawach barkowych (rycina 1B), ponieważ barwienie Safraniną-O wykazało zmniejszenie zawartości PG brutto i nieregularną powierzchnię chrząstki w stawach barkowych myszy karmionych alkoholem w porównaniu z grupą kontrolną., Zastosowaliśmy punktację OARSI do ilościowego określenia zmian patologicznych w barku i stwierdziliśmy znacznie wyższe wyniki OARSI dla myszy karmionych alkoholem (0,75±0,28) w porównaniu do myszy kontrolnych (0,12±0,25; P < 0,05) (rysunek 1B, dolny panel). Co ciekawe, krążki międzykręgowe nie wykazały zmian patologicznych u myszy karmionych alkoholem w porównaniu z myszami kontrolnymi (rysunek 1C).,

nasze wyniki pokazują patologiczną rolę alkoholu w specyficznych mediatorach katabolicznych i anabolicznych w stawach kolanowych (rysunek uzupełniający 1), które mogą zwiększać podatność na indukcję OA. W naszym badaniu kinaza białkowa fosfo c δ (pPKCδ), pNF-kB i pERK1/2 były znacząco zwiększone w stawach kolanowych karmionych alkoholem w porównaniu z myszami kontrolnymi (rysunek uzupełniający 1A, P < 0.,05), co sugeruje, że przewlekłe spożywanie alkoholu stymuluje te kataboliczne szlaki sygnałowe, co może prowadzić do późniejszej produkcji enzymów niszczących chrząstki. Hipertroficzny marker RUNX2, jak również kluczowy czynnik niszczący tkankę chrzęstną metaloprotease – 13 (MMP-13) oraz dezintegryna i metaloproteinaza z motywami trombospondyny-5 (ADAMTS-5), były znacząco zwiększone w stawach kolanowych myszy karmionych alkoholem w porównaniu z myszami kontrolnymi (rysunek uzupełniający 1B; P < 0,05).,

oprócz wywoływania efektów katabolicznych, zaobserwowaliśmy, że przewlekłe spożywanie alkoholu skutkowało wyraźną redukcją mediatorów anabolicznych i przeciwzapalnych w chondrocytach stawowych, ocenianą na podstawie immunohistochemii (rysunek uzupełniający 1C, P < 0.05). Cząsteczki te obejmują inhibitor tkankowy metaloproteinazy-3 (TIMP-3), SOX-9, białko grupy o wysokiej mobilności-2 (HMGB2) i tłumik sygnalizacji cytokin-2 (SOCS-2), cząsteczki, które zostały znacznie zmniejszone w chrząstce OA i związane zarówno z ochroną i naprawą chrząstki., Wyniki te wyraźnie pokazują, że przewlekłe spożycie alkoholu zwiększa kataboliczne szlaki sygnalizacyjne i hamuje aktywność anaboliczną, reparacyjną i przeciwzapalną chondrocytów stawowych kolan myszy. Wykonaliśmy również tomografię mikrokomputerową (UCT) w celu ustalenia, czy widoczne były jakiekolwiek zmiany patologiczne w patologii kości po przewlekłym leczeniu alkoholowym. Jednak nie znaleźliśmy znaczącej patologii kości w stawach kolanowych myszy karmionych alkoholem z naszego protokołu eksperymentalnego (dane nie pokazano).,

według naszej wiedzy wyniki te stanowią pierwszy dowód na to, że przewlekłe spożywanie alkoholu może być nowym czynnikiem ryzyka rozwoju OA. Patologia związana z przewlekłym spożyciem alkoholu jest wieloczynnikowa, z różnymi konsekwencjami w różnych typach komórek poprzez bezpośrednie skutki toksyczne, jak również pośrednie skutki określonych metabolitów, stresu oksydacyjnego, procesów immunologicznych / zapalnych. Powszechnie wiadomo, że spożywanie alkoholu powoduje endotoksyczność, która, jak się uważa, przyczynia się do uszkodzenia wątroby przez alkohol (11)., Rzeczywiście, udowodniliśmy, że spożycie alkoholu sprzyja nadmiernej zdolności jelitowej i endotoksyczności u gryzoni, w tym myszy BL6 (8), które są również obserwowane u ludzkich alkoholików (12). Przyszłe badania są niezbędne do oceny wkładu dysfunkcji bariery jelitowej i endotoksyn w naszych badaniach.

istnieje jednak kilka ograniczeń tego badania, które należy wymienić., Po pierwsze, zajęliśmy się skutkami przewlekłego spożywania alkoholu w mysim modelu stawu kolanowego in vivo, co utrudnia uogólnienie wyników między gatunkami na ludzką tkankę stawową. Badania kliniczne są niezbędne, aby potwierdzić nasze dane, aby skojarzyć przewlekły alkoholizm i patologii stawów. Po drugie, obecne badania donoszą o silnej aktywności katabolicznej chronicznego alkoholu w homeostazie chrząstki za pośrednictwem PKCδ i sygnalizacji MAPK, ale szczegółowe zrozumienie specyficznych szlaków sygnalizacji komórkowej i mechanizmów molekularnych leżących u podstaw tych ustaleń pozostaje do wyjaśnienia., Wreszcie, chociaż wyniki te mają znaczące potencjalne znaczenie kliniczne, kilka aspektów mechanizmów leżących u ich podstaw pozostaje nieznanych. Dalsze badania ułatwią lepsze zrozumienie wielu, złożonych efektów stymulowanych przez alkohol w tkance stawów.