Глава VII Патологичен хрущял и разграждане на хрущяла - PDF Безплатно изтегляне
Глава VII: Патологичен хрущял и деградация на хрущяла - Какво принадлежи към „ревматизма“ - Как диагностицирате ревматизма? - Как си представяте механизма? - Кои клетки участват? Биофизична химия на хрущяла 197
Какво общо има „артритът“? "Артрит": "Арт" = става + "итис" = възпаление Артрит = възпаление на ставите Системен лупус еритематозус спондилоартрози (заболявания на прешлените/гръбначния стълб) Псориазис спондилит (анкилозиращ спондилит) Синдром на Рейтер Артрит Подагра Ревматоиден (д) Артрит Остеоартрит По-често всички други болести заедно! Биофизична химия на хрущяла 198
Възпалителни ставни заболявания - артрит - ставен хрущял (без съдове) Курс през tunica synovialis (хрущялна кожа) Артрит = синовиатит Нарушаване на секрецията и състава на синовията Последици/характеристики: Ставни изливи Гной образуване Унищожаване/функционално ограничение на хрущяла Остър ревматоиден артрит Aschoff's granuloma три седмици на коляното Продължителност на заболяването) Гранулом на Aschoff: Смес от големи клетки на съединителната тъкан, левкоцити и плазмени клетки Биофизична химия на хрущяла 199
Ревматоиден артрит (хроничен полиартрит) Хронично заболяване с неизвестна коварност с остри рецидиви Около 70% от пациентите са жени,
6% деца Етиология Първа поява на болестта между 40 и 60 годишна възраст Автоимунно заболяване (много вероятно!) А) Схема на разрушаване на ставния хрущял при ревматоиден артрит чрез атака на възпалението на костното и ставното пространство. б) Костна анкилоза на лакътна става Имиграция на гранулоцити в ставното пространство Много често също се случва заедно с ревматизъм на меките тъкани Биофизична химия на хрущяла 200
Ревматоиден (и) артрит (RA) Кой страда от него? Приблизително 40 милиона американци имат първите признаци на RA; това съответства на около 15% от цялото население и нараства! 2.6 милиона са остро засегнати Около 75% от засегнатите са жени Изключително високи разходи за лечение Какво причинява RA? Точната причина все още е неясна! Вероятно: автоимунно заболяване! Засегнати предимно стави (напр. Лакти, колене, рамене) Болестта може да засегне и меките тъкани и органи (най-вече сърцето и белите дробове) Симптоми на RA и диагноза? Симптомите варират при всеки пациент! „Симетрична“ поява на болка в двете ръце или коленете; засегнатите стави се чувстват горещи! "Скованост" в засегнатите стави (особено след ставане) Общи: слабост, умора, треска и загуба на тегло Болестта може бързо да изчезне (дори без лечение) и да се върне само след години Диагностични критерии: кръв (ревматоидни фактори, С-реактивен протеин), Пункция (брой левкоцити); Рентгенова или ЯМР биофизична химия на хрущяла 203
Критериите "ARA" ARA = Американска асоциация за ревматизъм Следните критерии се използват за диагностика. „Ревматизъм" се диагностицира, ако са дадени поне 7 от следните критерии (симптоми след поне 6 седмици): Сутрешна скованост за поне 1 час Засегнати са три или повече стави. Симптоми в поне една от големите стави (коляно, лакът). „Симетричен" артрит, т.е. Симптомите в едни и същи области на различни стави "ревматоидни възли" са разпознаваеми Откриване на ревматоидни фактори в серума Радиологично разпознаваеми промени в голяма става В Германия също сега има големи ревматоидни центрове за изследвания и по-специално за статистически запис на заболяването Биофизична химия на хрущяла 204
Това са рентгенологичните критерии. Етап I (според Steinbrocker): ранен стадий на рентгенология: липса на деструктивни ставни промени в рентгена, но признаци на лека остеопороза Клинични: оток на ставите и удебеляване на ставната капсула, но липса на деформация на ставата Функция: напълно функционална Радиологичен стадий II: умерено напреднал стадий Задължително: радиологично откриваема остеопороза с или без леко разрушаване на хрущяла и ставите. Клинично: Няма деформации на ставите, но възникващо ограничение на подвижността на ставите. Промени в меките тъкани, като Ревматоидни възли Функция: С изключение на лек затруднение на една или повече стави, все още добра подвижност. Рентгенологичен стадий III: напреднал стадий. Изразено разрушаване на хрущяла и костите. Клинично: ставни деформации, изразена мускулна атрофия. Обикновено присъстват извънставни лезии на меките тъкани и ревматоидни възли Функция: Работоспособността е силно ограничена. Самопомощ, често недостатъчна Радиологичен стадий IV: краен стадий фиброзна или костна анкилоза на ставите. Функция: Предимно напълно инвалиди, легло или асансьор са деактивирани. Самопомощ без обучение практически невъзможно Биофизична химия на хрущяла 205
RA и OA са очевидно различни заболявания Мускулна "Хрущялна абразия" Костна бурса Синовиална мембрана Синовиална течност Сухожилие Хрущял Ставна капсула Костно разстояние Намаляване Подута, възпалена синовиална мембрана Нормална става Остеоартрит Ревматоиден артрит (полиартрит) Биофизична химия на хрущяла
При ревматични заболявания се нарушават връзките между метаболитните пътища, които се натрупват и разрушават Anabol: Структура; Катаболен: Съкращения на разграждането: IGF, инсулиноподобен растежен фактор TGF, трансформиращ растежен фактор BMP, костен морфогенетичен протеин CDMP, получен от хрущял морфогенетичен протеин IL, интерлевкин TNF, фактор на туморна некроза LIF, фактор на инхибитор на левкемия Биофизична химия на хрущяла 207
Ревматизмът определено е „автоимунно заболяване“ Съкращения: AG, антиген АК, антитяло IG, имуноглобулин PG, простагландин Нормален ставен синовит Унищожена става Биофизична химия на хрущяла 208
Кои клетки се намират в кръвта на (здравите) хора? Тъкани и течности 92% кръв 8% обща кръв (обем) кръвни клетки 46% кръвна плазма 54% клетъчни компоненти (брой/ml) плазмено тегло еритроцити
500 10 7 тромбоцити 25 до 30 10 7 левкоцити 0,5 до 1 10 7 левкоцити вода 92% ензими, липиди, anorg. Соли, витамини, хормони и др. Протеини 7% Протеини Моноцити 2 до 8% Лимфоцити 20 до 40% Базофили G2, G4 IgG1, G3> G2, G4 IgA IgG-Опсонини LTB 4 C5a PAF Хистамин fmlp Ox. Активност фагоцитоза ADCC активиране на специални рецептори Биофизична химия на хрущяла 211
Важни съставки на гранулите на неутрофилните гранулоцитни гранули: Микроскопски откриваеми "гранули" в клетките, напр. в "гранулоцитите". Места за съхранение на различни протеини! Първични гранули (азурофилни, пероксидазно-положителни гранули) киселинни хидролази лизозим катепсин B, D неутрални протеинази хлорацетат естераза катепсин G β-глюкозаминидаза еластаза β-галактозидаза протеиназа 3 β-глюкоронидаза бактериална пропускливост-α-манозидаза оксинозаза протеиназа !) Специфични гранули (вторични гранули) колагеназа (MMP-8) аполактоферин лизозим кобаламин свързващ протеин C5a-разцепващ протеин плазминоген активатор цитохром b рецептори за fmlp CR3 ламинин третични гранули (желатиназни положителни гранули) желатиназа (MMP-9) рецептори за fmlp CR 1 CR 3 CR 45 Секреторни везикули Албумин цитохром b Алкални фосфатазни рецептори за fmlp CR 1 CR 2 Биофизична химия на хрущяла 212
Изолиране на неутрофилни гранулоцити от човешка кръв на здрави донори 2 ml хепарин (100 IU/ml) върху 20 ml донорска кръв 2 ml декстран върху 22 ml хепаринова кръв Утаяване на еритроцитите 30-60 минути декстран се свързва с гликокаликс на еритроцитите Лека супернатанта (
2 ml) пипетирайте с разтвор на Ficoll (
2 ml) разтвор на Ficoll-Hypaque. 3 Плътност = 1,078 g/cm градиент на центрофугиране при 15 ° С, 1000 об/мин, 25 мин. Изхвърлете супернатантата, докато плаките станат „бели“ (2 до 4 х) плаки с 1 ml двойно дестилирана Н20 Изплакнете и инкубирайте в продължение на 1 минута. Напълнете епруветките с HBSS-1. Центрофугиране. Клетъчен лизис на еритроцитите. Лизис се спира при 15 ° С, 1000 оборота в минута, 10 мин. Изплакнете белите плаки с 1 ml HBSS-1. Преброяване на клетки на неутрофили. Съхранявайте при 4 С. Биофизична химия на хрущяла 213
Възможни нокси при изолирането на неутрофилни гранулоцити Декстран (полизахарид) прилича на липополизахариди Грам-отрицателни бактерии Клетъчно-клетъчен контакт ++ Адхезия към повърхности +++. Хепарин като антикоагулант. Срязващ стрес по време на пипетиране + осмотичен стрес по време на лизис на еритроцитите ++ Контакт на неутрофили с клетъчни отломки, мембрани, протеини, липиди Механичен стрес по време на центрофугиране с градиент на плътността Влияние на температурата +++ ++ +++ Увеличение на интегрин и FcIII рецептори Увеличаване на CR1 рецепторите Неутрофилите са много чувствителни клетки! Те не могат да се отглеждат в култура като много други клетки! Тъй като те трябва постоянно да бъдат изолирани от кръв от донори, колебанията са много големи! Биофизична химия на хрущяла 214
Две хубави снимки за неутрофилите: повърхността на неутрофилите амебоидно движение на неутрофил (на заден план еритроцит) биофизична химия на хрущяла 215
Разпознаване и разграждане на микроорганизми от PMNs in vivo неактивни PMNs търкалящи се PMNs маргинация прилепнали PMNs посткапиларна венула диапедеза неактивен ендотел АКТИВАЦИЯ PMNs допълват специфична за системата имунна защита ендотелна пропускливост активна опсонизация ХЕМОТАКСИС осезаемост дегенерация на мозъка положителна обратна връзка деградация на мозъка положителна обратна връзка деградация на мозъка положителна обратна връзка деградация на мозъка на мозъка
Неутрофили Гранулойзтен и други клетки Плурипотентни стволови клетки миелоидни стволови клетки Лимфоидни стволови клетки мегакариоцит родоначалник еритроидни предшественици миелобласт Моно Бласт мегакариоцити еритробласти промиелоцитни промоноцити прекурсор Т-клетъчни предшественици лимфоцити ензими ензими глицероидни клетки клетъчни клетки плазмоцити ензими ензими 217
Процеси на увреждане на хрущяла при ревматични заболявания Въпреки че голям брой различни клетки (напр. Хондроцити, Т клетки, фибробласти) могат да бъдат държани отговорни за увреждане на хрущяла, ние сме на мнение, че неутрофилите играят огромна роля! Неактивно клетки, стимулирани неутрофилите дегранулация Са2 + Са2 + ядро NADPH оксидаза ROS NADPH оксидаза ROS ROS гранули NADPH оксидаза O 2 _ MPO ОН ЕНЗИМИ MPO Н 2О 2 1 O 2 HOCl миелопероксидаза матрични металопротеинази еластаза лизозим други ензими Взаимодействие ROS Възпалени съвместно. Синовиалната течност Активиране на хрущял O 2 чрез мембранно свързани рецептори Фаголизозома Окислителна активност Супероксидни анионни радикали Водороден пероксид Хидроксилни радикали Пероксинитрит Синглет кислород Хипохлорна киселина Биофизична химия на хрущяла 218
Важни свойства на матричните металопротеинази (напр. Колагеназа, желатиназа) Матрични металопротеинази MMPs (прилики) едно и също семейство гени (12 представители, 4 класа) голямо сходство в аминокиселинна последователност Zn 2+ (съдържащи), Ca 2+ (зависими) ендопептидази поне компонент на ECM (извънклетъчната матрица) се секретира в латентна форма (зимоген, проензим) Активиране за протеолитична активност: HOCl, ATG, APMA, серинови протеази Механизмът за активиране се нарича "цистеинов превключвател" обсъдени Задачи: клетъчна миграция, развитие, костно ремоделиране, Регулиране на патологични протеини: увреждане на тъканите, туморен растеж, метастази Биофизична химия на хрущяла 219
SDS-PAGE и зимография за определяне на активността на MMP Биофизична химия на хрущяла 220
Образуване на реактивни кислородни форми (ROS) и хипохлорна киселина (HOCl) O 2 NADPH оксидаза O 2 _ SOD Fe/Cu H 2 O 2 MPO HOCl NADPH NADP 1 OH O 2 миелопероксидаза (MPO) реакции естествен MPO (Fe 3+) HOCl _ HO O 2 _ "Каталаза" Cl _ Комплекс _ III (Fe 3+ O 2) "Оксипероксидаза" (нестабилна) Намаляване с O 2 _, аскорбинова киселина, малко карбамид H 2 O 2 много комплекс I (Fe 3+ H 2 O 2) " хлориращ пероксид "(много нестабилен) аеробно окисляване на NADH комплекс II (Fe 2+ H 2 O 2)" неактивна форма "_ (без окисление на Cl) MPO е сравнително труден" ензим "! Биофизична химия на хрущяла 221
Един възможен подход при терапия на ревматизъм: Инхибиране на TNF-α: TNF-α TNF-α TNF-α активиране на неутрофили в синовиалната течност Ензими на хлороводородна киселина Разграждане на синовиалната течност Миграция на неутрофилни гранулоцити от кръвообращението в ставното пространство "Неутрофилно-медиирано" Разграждане на хрущяла TNF-α TNF-α "Адхезия" на клетките към повърхността на хрущяла Ензими на хлороводородна киселина Унищожаване на ставния хрущял TNF-α Блокирането на TNF-α значително намалява възпалението Първите лекарства са в клинично изпитване (напр. Enbrel) Но: Това лечение е изключително скъпо (
20 000 DM на пациент!) Биофизична химия на хрущяла 222