骨関節炎の病因における結晶析出の役割

変形性関節症の患者の30〜60％において、関節液中の塩基性リン酸カルシウム（OFC）の結晶が検出される。A.スワンら（1994）によれば、カルシウム含有結晶による結晶または少量の過小サイズに、しかし、変形性関節症を有する患者の大多数からの滑液にあり、それらは、従来の技術によって同定することができません。滑液中の塩基性リン酸カルシウム結晶の存在は、関節軟骨の変性の放射線医学的徴候と相関し、そして結晶ことなく膝関節に滲出と比較して滲出液の大容積と関連しています。放射線進行gonarthrosisに影響を与える要因の研究は、ピロリン酸カルシウム二水和物（PFKD）の結晶の析出が不利な臨床的および放射線学的転帰の予測因子であることを示しました。高齢患者の研究では、変形性関節症は、特に膝関節と中手指節関節の最初の三つの横tibiofemoralnom部門で、軟骨に関連していることを見出しました。多くの場合、変形性関節症の患者では、OFCとPFCDの両方のタイプの結晶が検出されます。

臨床的に、カルシウム含有結晶の沈着によって引き起こされる関節軟骨の変性は、原発性変形性関節症の変性とは異なる。結晶が軟骨変性の単純な現象である場合、それらは一次変形性関節症によって最も頻繁に冒される関節において見出されるであろう。膝、股関節、手の小さな関節。反対に、結晶の沈着の疾患は、肩、手首、尺骨などの原発性骨関節症の関節に対して非典型的な影響を及ぼすことが多い。関節（滲出液）流体中の結晶の存在は、関節軟骨のより重篤な変性に関連する。何が原因であり、その結果は何かの問題は、結晶の沈着または軟骨の変性である。その変性につながる主要軟骨代謝異常、結晶の析出及び二次の（いわゆる理論増幅ループ）その分解を促進する中間位置は、以下の仮定です。

カルシウム含有結晶による関節軟骨への損傷の正確なメカニズムは知られていないが、個々の要素は以下の通りである。理論的には、カルシウム含有結晶は軟骨細胞に直接損傷を与える可能性がある。しかし、組織学的検査では、結晶は軟骨細胞の近くに局在化することは稀であり、それらによって吸収されることはほとんどない。最も可能性の高いタンパク質分解酵素またはサイトカイン分泌のその後の単離と貪食結晶滑膜細胞であり、軟骨細胞による酵素の分泌を刺激します。この概念は、ピロリン酸関節症における急速進行性変形性関節症の発症におけるPFCD誘発滑膜炎の役割の研究によって確認されている。この研究では、部分的な横隔膜切除術により誘発された変形性関節症のウサギは、右膝関節において週に1回ピロリン酸カルシウム二水和物（1または10mg）を投与された。右膝関節に8回注射した後、左膝関節に比較して有意に重大な変化があったことが判明した。滑膜炎症の強度は、ピロリン酸カルシウム結晶二水和物の関節内注射およびそれらの用量と相関していた。本研究で使用したという事実にもかかわらず、結晶PFKDの用量は、これら超え、in vivoで、結果は、ピロリン酸関節症での変形性関節症の進行におけるPFKD誘発炎症の役割を示唆しています。

関節軟骨に対する損傷を誘導するカルシウム含有結晶の潜在的機序は、それらの分裂促進特性、MMP誘発能力、およびプロスタグランジンの合成を刺激する。

カルシウム含有結晶の有害な影響。結晶化した関節症では、滑膜ライニング細胞の増殖がしばしば観察され、結晶自体がこの過程に部分的にしか関与しない。滑膜細胞の数の増加は、軟骨溶解を促進し、タンパク質分解酵素の分泌を引き起こすサイトカインの分泌の増加を伴う。ヒトの関節の病理学において見出される濃度のOCK結晶は、休止中の皮膚線維芽細胞培養、イヌおよびマウスの滑膜線維芽細胞の分裂促進を用量依存的に刺激する。ピロリン酸カルシウム二水和物、尿酸塩、硫酸塩、炭酸塩の結晶、およびリン酸カルシウムが細胞増殖を刺激するかどうか。これらの結晶によって誘発された開始および包接ピーク（³ H） - チミジンは、血清細胞の刺激と比較して3時間シフトしている。おそらく、この時間は結晶の貪食および溶解に必要である。同じサイズの対照結晶（例えば、ダイヤモンドダストまたはラテックス粒子）の添加は、有糸分裂誘発を刺激しなかった。ナトリウム一水和物の尿酸塩結晶は、弱い分裂促進特性を有し、結晶中のカルシウム含量の有糸分裂誘発における重要な価値を示すカルシウム尿酸塩に比べて著しく劣っていた。合成結晶OFCは、軟骨石灰化症患者から得られた結晶と同じ分裂促進特性を有していた。カルシウム結晶は、分裂促進効果は、細胞周囲の培地中のカルシウム含有量増加の結果ではなかった、インビトロでの（の取り込み刺激しなかった培地中でのリン酸カルシウム結晶を溶解させることにより主として³ H） -チミジン線維芽細胞。

提案された機構の一FCS誘導性水戸起源は以下の通りである：滑膜細胞の異常増殖は、Caの濃度の増加につながり、エンドサイトーシスおよび細胞内結晶を溶解させ、と（少なくとも部分的に）関連していてもよい^2+の細胞質におけるカルシウムウェイの活性化有糸分裂誘発をもたらす。結晶の細胞培養博覧会としての有糸分裂を刺激する結晶は、そのような接触の可能性を奪われ、細胞増殖と細胞の曝露を引き起こし、彼らの成長を引き起こさなかった-この概念のサポートでは、細胞の直接接触の必要性を提供しています。培養液晶セル-食作用を研究するために、細胞の相互作用後の結晶必要⁴⁵のCa-FCS及び（³ H） -チミジンを。これは含むことが判明^45個のCa CPCH細胞がはるかに大きい数（含む³プライマリリン酸カルシウムなしで標識された細胞よりもH）チミジン。マクロファージ培養サイトカラシンエンドサイトーシス結晶の抑制も必要食作用を強調結晶の溶解の阻害を引き起こしました。

カルシウム含有結晶は酸に可溶である。食作用の後、結晶はマクロファージのファゴリソソームを有する酸性培地に溶解する。クロロキン、塩化アンモニウム、bafilomitsinのlizosomotrofnye A1およびリソソームpHは用量依存的結晶の細胞内取り込みおよび溶解を阻害増加すべてのエージェントは、（³ H） -チミジン線維芽細胞は、リン酸カルシウムの初晶培養しました。

単層線維芽細胞培養物にOFC結晶を添加すると、細胞内カルシウム含有量が直ちに10倍増加し、8分後にベースラインに戻った。塩基性リン酸カルシウムの結晶が無カルシウム栄養培地に添加されたので、カルシウム供給源は主に細胞外イオンであった。次の細胞内カルシウム濃度の上昇は60分後に観察され、少なくとも3時間持続した。ここで、カルシウム供給源はファゴサイソームに溶解した貪食結晶であった。

RPC結晶の分裂促進効果は、成長因子としてのPDGFの分裂促進効果と同様であることが確立されている。後者のように、OFC結晶は、IGF-1および血漿に関して相乗効果を示す。IGF-1の遮断は、OFに応答する細胞の有糸分裂誘発を減少させる。PGミッチェルら（1989）は、有糸分裂誘発線維芽細胞のBalb / C-の結晶FCS誘導することが示された₃ T _3は、外部刺激細胞ホルモン、神経伝達物質および因子で生成された信号の主要なメディエーターの一つ-セリン/スレオニンプロテインキナーゼC（PKC）を必要と成長。匹のBalb / C-の細胞においてPKC活性を低下させる₃ T _3は、癌原遺伝子のFCS媒介性誘導を阻害するC-FOSおよびC-MYCを、しかしPDGFにより媒介されるこれらの癌遺伝子の刺激に影響を及ぼしません。

貪食された結晶の溶解後の細胞内カルシウム含量の増加は、有糸分裂誘発のための唯一のシグナル伝達経路ではない。イノシトール-3-リン酸idiatsilglitserola - 例えばPDGFなどの成長因子がその膜受容体と結合すると細胞内メッセンジャーを形成するために、4,5-ビスホスフェートをgidroliziruetfosfatidilinozitolホスホリパーゼC（ホスホdiesteraza）を刺激します。このようなタンパク質キナーゼおよびプロテアーゼなどのカルシウム依存性およびカルシウム/カルモジュリン依存性酵素の活性を調節することによって、小胞体からの最初のリリースカルシウム。

R.ローゼンバーグとH.チャン（1988）FCS結晶による刺激に応答して、滑膜細胞内ホスホリパーゼC、ホスファチジルイノシトール4,5-ビスリンウサギの向上劣化を報告しました。後者は、標識（³ H）- イノシトールで細胞内のイノシトール-1-リン酸の含量を有意に増加させる; ピークは1分以内に達し、約1時間持続した。

ジアシルグリセロールは、ピロリン酸カルシウム二水和物の潜在的な活性化剤である。CRC結晶は、ホスホリパーゼCの活性を増加させるので、ジアシルグリセロールの蓄積をもたらすので、PKCの活性化の増加を期待することができる。PGミッチェルら（1989）のBalb / C-の線維芽細胞のDNA合成に対するFCS結晶及びPDGFの効果と比較₃ T ₃。細胞培養において、PKCは、細胞を、ジアシルグリセロールの類似体である腫瘍固定ホルボールジエステル（TFD）とインキュベートすることによって不活性化された。低用量のTFAによる持続的刺激はPKCの活性を低下させるが、高用量での単一刺激は活性化する。RPC結晶によるDNA合成の刺激は、PKCの不活性化後に抑制された。これは、OFC誘発有糸分裂誘発におけるこの酵素の重要性を示している。以前、GM McCarthyおよび共同研究者（1987）は、PKCの活性化を伴うヒト線維芽細胞の分裂促進応答のOFC結晶への結合を実証した。しかしながら、OFC結晶は、ホスファチジルイノシトール-3-キナーゼまたはチロシンキナーゼを活性化せず、OPC結晶による細胞活性化のメカニズムが選択的であるという事実を裏付けている。

細胞増殖は、癌原遺伝子と呼ばれる一群の遺伝子によって制御される。癌原遺伝子c-fosおよびc-shusの産物は、細胞核に局在し、特異的DNA配列と関連している。OCP結晶によるZT3-線維芽細胞の刺激は、刺激後30分後に最大に達する数分間のc-fosの発現をもたらす。-mouse OFC結晶またはPDGF を用いた転写誘導は1時間以内に起こり、刺激後3時間後に最大に達する。少なくとも5時間の細胞は、c-fosおよびc-mycの転写レベルの増加を支持する。不活性化されたPKCを有する細胞では、RPAまたはTPD のc-fosおよびc-muss結晶の刺激は有意に阻害されるが、これらのPDGF遺伝子の誘導は変化しない。

有糸分裂促進因子活性化プロテインキナーゼファミリー（MAPK）の代表は、種々の細胞内シグナル伝達カスケードの重要な調節因子である。このファミリーのサブクラスの1つであるp42 / p44は、癌原遺伝子c-fosおよびc-junの活性化を含む機構によって細胞の増殖を調節する。OFCおよびPFCD結晶は、p42およびp44の両方が関与するプロテインキナーゼシグナル伝達経路を活性化し、カルシウム含有結晶によって誘発される有糸分裂誘発におけるこの経路の役割を示す。

最後に、OFC誘発有糸分裂誘発において、軽鎖免疫グロブリンから（IgK）遺伝子として最初に記載された転写核因子KB（NF-kB）が関与する。これは誘導された転写因子であり、様々な遺伝子の発現を調節するので、多くのシグナル伝達経路にとって重要である。NF-κBの誘導は、通常、1kBと呼ばれる細胞質からの阻害性タンパク質の放出に関連する。NF-κB誘導後、核への活性転写因子の転座が起こる。OFC結晶は匹のBalb / C-にNF-κBを誘導する₃ T ₃、線維芽細胞及びヒト皮膚線維芽細胞。

いくつかの経路がNF-κBの活性化後のシグナル伝達に関与するかもしれないが、それらの全てが1kBをリン酸化する（したがって分解する）プロテインキナーゼを伴う。インビトロ研究の結果に基づいて、1kBがキナーゼ（例えば、PKCおよびプロテインキナーゼA）の基質として機能すると以前は仮定されていた。しかしながら、分子量の大きな1kBキナーゼ複合体が最近同定された。これらのキナーゼは、1kBのセリン残基を特異的にリン酸化する。NF-kV TNF-αおよびIL-1の活性化には、NF-κB誘導性キナーゼ（NIC）および1KBキナーゼの有効な作用が必要である。NIC活性化の分子メカニズムは現在知られていない。OFC結晶がPKCとNF-kVの両方を活性化するという事実にもかかわらず、これらの2つのプロセスがどの程度結合できるかは分かっていない。GKBキナーゼの改変はリン酸化によって行われるので、GKBキナーゼのリン酸化および活性化によるNFC-NFC結晶による誘導におけるPKCの役割は排除されない。この概念を支持して、スタウロスポリンOFC結晶誘発有糸分裂誘発およびNF-κB発現によるPKCの阻害は、この概念の支持体としての役割を果たす可能性がある。同様に、スタウロスポリンはGkVキナーゼを阻害することができ、したがってプロテインキナーゼAおよび他のプロテインキナーゼを阻害する。

従って、線維芽細胞におけるRPC結晶誘発有糸分裂誘発の機序は、少なくとも2つの異なるプロセスを含む：

• PKCおよびMAP Kの活性化、NF-κBおよびプロトオンコジーンの誘導をもたらす迅速な膜結合事象、
• Ca ^2+の細胞内含量の増加をもたらし、次に有糸分裂誘発を刺激する多くのカルシウム依存性プロセスの活性化につながる、結晶のより遅い細胞内溶解。

[1], [2], [3]

MMP-カルシウム含有結晶の誘導

カルシウム含有結晶による組織損傷の媒介物質は、MMP-コラゲナーゼ-1、ストロメリシン、92kDゼラチナーゼおよびコラゲナーゼ-3である。

与えられた仮説は、滑膜細胞による貪食コンテンツCPCH結晶および組織の関節破壊、それによって結晶CPCHおよびおそらくいくつかのコラーゲンとの間の接続を示唆しました。刺激された滑膜は増殖し、プロテアーゼを分泌する。この仮説は、ヒトまたはイヌの滑膜の培養物へのRPA、PFCDおよび他の天然または合成結晶の添加によって、インビトロで試験された。中性プロテアーゼおよびコラゲナーゼの活性レベルは、用量依存的に増加し、結晶なしで培養した細胞の対照培養物の約5〜8倍高かった。

培地kristallsoderzhascheyで培養した細胞は、mRNAは、培地中へのその後の分泌にcoinductionコラゲナーゼ-1、ストロメライシンおよびゼラチナーゼ、92のkDaの酵素を検出します。

OFC結晶はまた、成熟ブタ軟骨細胞におけるコラゲナーゼ-1 mRNAおよびコラゲナーゼ-2の蓄積を引き起こし、その後に酵素を培地に分泌させた。

GM McCartyおよび共同研究者（1998）は、MMPの結晶化生産における結晶の細胞内溶解の役割を研究した。結晶のbafilomitsina押下細胞内溶解とリソソームのpHを増加させ、結晶をCPCHするヒト線維芽細胞の増殖応答を弱めるが、MMPの合成および分泌を阻害しません。

塩基性リン酸カルシウムの結晶もPFCDも、尿酸結晶とは対照的に、インビトロでIL-1の産生を誘導しなかった。

現在のデータは、カルシウム含有結晶との接触時の線維芽細胞および軟骨細胞によるMMP産生の直接刺激を明白に示している。

変形性関節症の症状は、疾患の進行におけるMMPの重要な役割を証明する。カルシウム含有結晶の存在は、罹患した関節の組織の変性を促進する。

プロスタグランジン合成の刺激

細胞増殖の刺激に加えて、結晶を含有する酵素カルシウムの分泌は、哺乳動物細胞の培養物からのプロスタグランジンの放出、特にPGE引き起こす₂。全ての場合におけるPGE- ₂の放出は、細胞を結晶に曝した後の最初の1時間以内に起こる。R.ローゼンバーグ（L 987）はPGEの合成のためのアラキドン酸の主な原因と判断した_2は、ホスファチジルコリンおよびホスファチジルエタノールアミンであり、そしてまたそのホスホリパーゼを確認₂足- PGEの主パスの生産₂。

CPCの結晶の効果に応答して、PGE1も放出され得る。GMマッカーティら（1993,1994）は、PGEの効果について検討₂結晶CPCHに対するヒト線維芽細胞の分裂促進応答に、PGE、及びその類似体ミソプロストールを。3つの薬剤はすべて用量依存的に分裂促進応答を阻害し、PGEおよびミオプロテストラットはより顕著な阻害活性を示した。PGEおよびミソプロストールは、OFC結晶の効果に応答してコラゲナーゼmRNAの蓄積を阻害したが_、 PGE _2は阻害しなかった。

MG McCartyおよびN. Cheung（1994）は、PGE細胞のRPC媒介性活性化のメカニズムを研究した。PGEよりも細胞内cAMPの強力な誘導物質-著者らは、PGEことを示し₂及びPGEはcAMP依存性シグナル伝達経路によってOFC誘導有糸分裂誘発及びMMP産生を阻害します。OFK結晶によって誘発されたPGE産生の増加は、フィードバック機構による他の生物学的効果（有糸分裂誘発およびMMP産生）を弱める可能性がある。

結晶によって誘発される炎症

カルシウム結晶は、しばしば、変形性関節症の患者の滑液において見出され、しかしkristallassotsiirovannyhにおける変形性関節症及び関節症のような稀な急性炎症の白血球のエピソード（例えば、シンドローム「肩関節ミルウォーキー」）とされています。結晶のFlogistichesky電位が阻害要因の近くに修正することができます。R. Terkeltaubら（1988）は、有意に、基本的なリン酸カルシウム結晶化好中球応答granulotsitovovを抑制する血清および血漿の能力を実証しました。そのような阻害を引き起こす要因としてはkristallsvyazyvayuschieタンパク質です。-これらのタンパク質のいずれかの検査₂ -HS糖タンパク質（AHSr）は- ANSG応答結晶CPCHにおける好中球顆粒球の最も強力かつ特異的阻害剤であることを示しました。AHSr -肝臓由来のホエイタンパク質; それは、それ骨と石灰化組織中に比較的高濃度で、他の血清タンパク質と比較することが知られています。また、中AHSr存在は滑液を「非炎症」、およびネイティブ滑液におけるリン酸カルシウムの一次結晶で検出されます。このように、条件にリン酸カルシウム結晶のflogogennogoポテンシャルコアAHSr確率を調節するため除外されないインビボです。

要約すると、我々は、変形性関節症、提案WBヴァンデンバーグら（1999）と、機械的な遺伝的および生化学的要因を組み合わせるM. Sarrabbaら（1996）、二方式の病因を提示します。