Розділ VII Патологічний хрящ і деградація хряща - PDF Завантажити безкоштовно
Розділ VII: Патологічний хрящ та деградація хряща - Що належить до "ревматизму" - Як ви діагностуєте ревматизм? - Яким ви уявляєте механізм? - Які клітини задіяні? Біофізична хімія хряща 197
З чим пов’язаний «артрит»? "Артрит": "Арт" = суглоб + "ітіс" = запалення Артрит = запалення суглобів Системний червоний вовчак спондилоартрози (захворювання хребців/хребта) Псоріаз спондиліт (анкілозуючий спондиліт) Синдром Рейтера Артрит Подагра Ревматоїдний (е) Артрит Остеоартрит Більш поширений всі інші хвороби разом! Біофізична хімія хряща 198
Запальні захворювання суглобів - артрит - суглобовий хрящ (вільний від судин) Курс через tunica synovialis (шкіра хряща) Артрит = синовіатит Порушення секреції та складу синовії Наслідки/характеристики: Суглобові випоти Формування гною Руйнування/функціональне обмеження хряща Гострий ревматоїдний артрит Ашофф гранульома колінного суглоба три тижні в коліні Тривалість захворювання) Гранульома Ашоффа: Суміш клітин сполучної тканини великих ядер, лейкоцитів і плазматичних клітин Біофізична хімія хряща 199
Ревматоїдний артрит (хронічний поліартрит) Хронічна хвороба з невідомою підступністю з гострими рецидивами Близько 70% пацієнтів - жінки,
6% дітей Етіологія Перша поява захворювання у віці від 40 до 60 років Аутоімунне захворювання (дуже ймовірно!) А) Схема руйнування суглобового хряща при ревматоїдному артриті шляхом атаки на запалення кістково-суглобової щілини. б) Кістковий анкілоз ліктьового суглоба Імміграція гранулоцитів у суглобовий простір Дуже часто також відбувається разом із ревматизмом м’яких тканин Біофізична хімія хряща 200
Ревматоїдний (и) артрит (РА), хто цим страждає? Близько 40 мільйонів американців мають перші ознаки РА; це відповідає приблизно 15% від загальної кількості населення і зростає! 2,6 мільйона гостро постраждали Близько 75% постраждалих - жінки. Надзвичайно високі витрати на лікування Що викликає РА? Точна причина досі незрозуміла! Можливо: аутоімунне захворювання! В основному уражені суглоби (наприклад, лікті, коліна, плечі) Хвороба також може вражати м’які тканини та органи (переважно серце та легені) Симптоми РА та діагностика? Симптоми різняться від пацієнта до пацієнта! «Симетричне» виникнення болю в обох руках або колінах; уражені суглоби відчувають жар! "Ригідність" в уражених суглобах (особливо після вставання) Загальне: слабкість, втома, лихоманка та втрата ваги Хвороба може швидко зникнути (навіть без лікування) і повернутися лише через роки Діагностичні критерії: кров (ревматоїдні фактори, С-реактивний білок), Пункція (кількість лейкоцитів); Рентгенівська або МРТ біофізична хімія хряща 203
Критерії "ARA" ARA = Американська асоціація ревматизму Для діагностики використовуються такі критерії. "Ревматизм" діагностується, якщо вказано принаймні 7 із наступних критеріїв (симптоми принаймні через 6 тижнів): Ранкова скутість принаймні протягом 1 години Уражаються три або більше суглоби. Симптоми принаймні одного з великих суглобів (колінного, ліктьового). "Симетричний" артрит, тобто скарги в одних і тих самих ділянках різних суглобів «впізнаються ревматоїдні вузлики» Виявлення ревматоїдних факторів у сироватці крові Рентгенологічно впізнавані зміни у великому суглобі В Німеччині також зараз є великі ревматоїдні центри для досліджень і, зокрема, для статистичного обліку захворювання Біофізична хімія хряща 204
Це рентгенологічні критерії. I стадія (за Стейнброкером): рання стадія рентгенології: відсутність деструктивних змін суглоба на рентгені, але ознак незначного остеопорозу Клінічне: набряк суглоба та потовщення суглобової капсули, але відсутність деформації суглоба Функція: повністю функціональна Рентгенологічна стадія II: помірно запущена стадія Обов’язкова: рентгенологічно виявляється остеопороз з або без незначного руйнування хряща та суглобів. Клінічне: відсутність деформацій суглобів, але початкове обмеження рухливості суглобів. Зміни м’яких тканин, такі як Ревматоїдні вузлики Функція: За винятком незначної вади одного або декількох суглобів, все ще хороша рухливість. Рентгенологічна стадія III: запущена стадія. Виражена деструкція хряща та кістки. Клінічна: деформації суглобів, виражена атрофія м’язів. Зазвичай присутні позасуглобові ураження м’яких тканин та ревматоїдні вузлики Функція: Працездатність суворо обмежена. Самодопомога часто недостатня Рентгенологічна стадія IV: кінцева стадія фіброзний або кістковий анкілоз суглобів. Функція: В основному повністю інваліди, ліжко або ліфт відключені. Самодопомога без тренувань практично неможлива Біофізична хімія хряща 205
РА та ОА - це чітко різні захворювання М'язи "Зіткнення хряща" Кісткова бурса Синовіальна оболонка Синовіальна рідина Суглобова хрящ Суглобова капсула Віддалення кісток Зменшення Роздута, запалена синовіальна оболонка Нормальний суглоб Остеоартрит Ревматоїдний артрит (поліартрит) Біофізична хімія хряща 206
При ревматичних захворюваннях взаємозв’язок між метаболічними шляхами, що накопичуються та руйнуються, порушується Анабол: Структура; Катаболічні: Деградація Скорочення: IGF, інсуліноподібний фактор росту TGF, трансформуючий фактор росту BMP, кістковий морфогенетичний білок CDMP, морфогенетичний білок хрящової тканини IL, інтерлейкін TNF, фактор некрозу пухлини LIF, фактор інгібітора лейкемії Біофізична хімія хряща 207
Ревматизм, безумовно, є "аутоімунною хворобою" Скорочення: АГ, антиген АК, антитіло ІГ, імуноглобулін ПГ, простагландин Нормальний суглоб Синовіт Зруйнований суглоб Біофізична хімія хряща 208
Які клітини містяться в крові (здорових) людей? Тканини та рідина 92% крові 8% загальної крові (об'єму) клітини крові 46% плазми крові 54% клітинних компонентів (кількість/мл) плазми маса еритроцитів
500 10 7 тромбоцитів 25 - 30 10 7 лейкоцитів 0,5 - 1 10 7 лейкоцитів вода 92% ферментів, ліпідів, анорг. Солі, вітаміни, гормони та ін. Білки 7% Білки Моноцити 2 - 8% Лімфоцити 20 - 40% Базофіли G2, G4 IgG1, G3> G2, G4 IgA IgG-Опсоніни LTB 4 C5a PAF Гістамін fmlp Ox. Активність фагоцитозу ADCC активація спеціальних рецепторів Біофізична хімія хряща 211
Важливі компоненти гранул нейтрофільних гранулоцитарних гранул: мікроскопічно виявляються "гранули" в клітинах, напр. в «гранулоцитах». Місця зберігання різних білків! Первинні гранули (азурофільні, пероксидазно-позитивні гранули) кислотні гідролази лізоцим катепсин B, D нейтральні протеїнази хлорацетат естераза катепсин G β-глюкозамінідаза еластаза β-галактозидаза протеїназа 3 β-глюкоронідаза бактеріальна проникність-α-маннозидаза оксидозидаза депротеїназа оксидозидаза-дезаметазидаза !) Специфічні гранули (вторинні гранули) колагеназа (MMP-8) аполактоферрин лізоцим кобаламін зв'язуючий білок C5a-розщеплюючий білок активатор плазміногену цитохром b рецептори для fmlp CR3 ламінальні третинні гранули (желатиназні позитивні гранули) желатиназні (MMP-9) рецептори для fmlp CR 1 CR 3 CR 45 Секреторні везикули Альбумін цитохром b Лужні фосфатазні рецептори для fmlp CR 1 CR 2 Біофізична хімія хряща 212
Виділення нейтрофільних гранулоцитів із крові людини здорових донорів 2 мл гепарину (100 МО/мл) на 20 мл донорської крові 2 мл декстрану на 22 мл гепаринової крові Осідання еритроцитів 30-60 хвилин декстрану, що зв'язується з глікокаліксом еритроцитів Легкий супернатант (
2 мл) відкапати розчином Фікол (
2 мл) розчин для підкладки Ficoll-Hypaque. 3 Щільність = 1,078 г/см. Градієнт щільності центрифугування при 15 С, 1000 об/хв, 25 хв. Викидають супернатант, поки бляшки не стануть "білими" (від 2 до 4 х) бляшок з 1 мл подвійно дистильованої H 2 O. Промити та інкубувати протягом 1 хвилини. Наповнити пробірки HBSS-1. Центрифугування. Лізис клітин еритроцитів. Зупинка лізису при 15 С, 1000 об/хв., 10 хв. Промити білі бляшки 1 мл HBSS-1. Підрахунок клітин нейтрофілів. Зберігати при 4 С. Біофізична хімія хряща 213
Можливі нокси при виділенні нейтрофільних гранулоцитів Декстран (полісахарид) нагадує ліпополісахаридні грамнегативні бактерії контакт клітина-клітина ++ адгезія до поверхонь +++. Гепарин як антикоагулянт. Напружений зсув під час піпетування + осмотичний стрес під час лізису еритроцитів ++ Контакт нейтрофілів із клітинним сміттям, мембранами, білками, ліпідами Механічний стрес під час центрифугування з градієнтом щільності Вплив температури +++ ++ +++ Збільшення рецепторів інтегрину та FcIII Збільшення рецепторів CR1 Нейтрофіли - дуже чутливі клітини! Їх не можна вирощувати в культурі, як багато інших клітин! Оскільки їх доводиться постійно ізолювати від крові донорів, коливання дуже великі! Біофізична хімія хряща 214
Дві приємні картинки про нейтрофіли: поверхня нейтрофілів амебоїдно рухає нейтрофіл (на задньому плані еритроцит) біофізична хімія хряща 215
Розпізнавання та деградація мікроорганізмів за допомогою ПМН in vivo неактивні ПМН, що котяться маргінація ПМН приєднані ПМН посткапілярна венула діапедез неактивний ендотелю АКТИВАЦІЯ ПМН комплемент специфічний імунний захист ендотеліальна проникність активна опсонізація ХЕМОТАКСИС ОРГАНІЗМ ДРУГОСТИ МОЖЛИВІСТЬ МАТЕРІАЛЕГІСТИ ПЛАТИНГ МОЖЛИВІСТЬ МАТЕМАТИЧНІСТЬ МАТЕМАТИЧНІСТЬ МАТЕМАТИЧНІСТЬ МАТЕМАТИЧНІСТЬ МАТЕРІАЛЬНІСТЬ МАТЕМАТИКА
Нейтрофіли Гранулойзтен та інші клітини Плюрипотентні стовбурові клітини мієлоїдні стовбурові клітини Лімфоїдні стовбурові клітини мегакаріоцити попередник еритроїдні попередники мієлобласт Моно Бласт мегакаріоцити еритробласти промієлоцитарні промоноцити попередник Т-клітинні попередники лімфоцити клітини клітини плазмоцитози клітини клітини плазмоцитози міоїдні клітини тромбоцити плазмоцитози міоїдні клітини тромбоцити клітини плазмоцитози міоїдні клітини тромбоцити клітини плазма хряща 217
Процеси пошкодження хряща при ревматичних захворюваннях Хоча велика кількість різних клітин (наприклад, хондроцити, Т-клітини, фібробласти) можуть нести відповідальність за пошкодження хряща, ми вважаємо, що нейтрофіли відіграють величезну роль! Неактивний клітин вимушене нейтрофілів дегрануляции Са 2+ Са 2+ ядра НАДФН-оксидаза РОС НАДФН-оксидаза РОС РОС гранули НАДФН-оксидази О2 _ МРО ОН ФЕРМЕНТОВ МРО H 2 O 2 1 O 2, HOCl, мієлопероксидази матриксних металопротеїназ еластази Лизоцим Інші ферменти Взаємодія РІС запаленого суглоба. Синовіальнурідину Активація хряща O 2 через мембранно пов’язані рецептори Фаголізосома Окислювальна активність Супероксидні аніонні радикали Пероксид водню Гідроксильні радикали Пероксинітрит Синглетний кисень Хлорна кислота Біофізична хімія хряща 218
Важливі властивості матричних металопротеїназ (наприклад, колагенази, желатинази) Матричні металопротеїнази ММР (подібності) одне і те ж сімейство генів (12 представників, 4 класи) велика схожість в амінокислотній послідовності Zn 2+ (що містить), Ca 2+ (залежна) ендопептидази будують щонайменше компонент ECM (позаклітинний матрикс) секретується у прихованій формі (зимоген, профермент) Активація для протеолітичної активності: HOCl, ATG, APMA, серинові протеази Механізм активації називається "цистеїновий перемикач" Обговорювані Завдання: міграція клітин, розвиток, реконструкція кісток, Регуляція білків патологічних: пошкодження тканин, ріст пухлини, метастази Біофізична хімія хряща 219
SDS-PAGE та зимографія для визначення активності MMP Біофізична хімія хряща 220
Формування активних форм кисню (АФК) та хлороводневої кислоти (HOCl) O 2 NADPH оксидази O 2 _ SOD Fe/Cu H 2 O 2 MPO HOCl NADPH NADP 1 OH O 2 мієлопероксидаза (MPO) реакції природного MPO (Fe 3+) HOCl _ HO O 2 _ "Каталаза" Cl _ Комплекс _ III (Fe 3+ O 2) "Оксипероксидаза" (нестабільна) Відновлення на O 2 _, аскорбінова кислота, мало сечовини H 2 O 2 багато комплексу I (Fe 3+ H 2 O 2) " хлорування пероксиду "(дуже нестабільне) аеробне окислення комплексу NADH II (Fe 2+ H 2 O 2)" неактивна форма "_ (відсутність окислення Cl) MPO є порівняно складним" ферментом "! Біофізична хімія хряща 221
Один із можливих підходів у терапії ревматизму: Пригнічення TNF-α: TNF-α TNF-α Активація нейтрофілів у синовіальній рідині Ферменти хлористоводневої кислоти Розпад синовіальної рідини Міграція нейтрофілів гранулоцитів із кровотоку в суглобовий простір "За допомогою нейтрофілів" Розпад хряща TNF-α TNF-α "Адгезія" клітин до поверхні хряща Ферменти хлористоводневої кислоти Деструкція суглобового хряща TNF-α Блокування TNF-α суттєво гасить запалення Перші препарати знаходяться в клінічному дослідженні (наприклад, Enbrel) Але: Це лікування надзвичайно дороге (
20 000 DM на пацієнта!) Біофізична хімія хряща 222