골관절염의 발병 기전에서 효소와 사이토 카인의 역할

최근 몇 년 사이, 골관절염에서 관절 연골의 ECM 분해에 관여하는 프로테아제의 동정에 많은 연구가 집중되었습니다. 현대의 생각에 따르면, 골관절염의 병인에 중요한 역할을하는 것은 matrix metalloproteases (MMP)입니다. 골관절염 환자는 MMP- 콜라게나 제, 스트로 멜리 신 및 젤라 티나 제 3 가지 대표 수준이 증가합니다. 콜라겐 타입 IV, 라미닌과 테오, azhelatinaza - - 콜라게나 네이티브 콜라겐, 스트로 멜리의 저하에 대한 책임 젤라틴, 콜라겐 IV의 저하를 들어, VH의 XI 유형은 엘라스틴. 또한, 다른 효소의 존재 - aggrecanase는 MMP의 성질을 갖고 있으며 연골 proteoglycan aggregate의 단백 분해에 관여합니다.

콜라게나 인간의 관절 연골이 환자에서 증가되는 수준의 세 가지 유형 식별 골관절염 - 콜라게나 제 -1 (MMP-1), 콜라게나 제 -2 (MMP-8), 콜라게나 제 -3 (MMP-13). 관절 연골에 3 종류의 콜라게나 아제가 공존한다는 것은 각자가 자신의 특정한 역할을한다는 것을 의미합니다. 콜라게나 제 3 중간 깊은 영역의 하부에 위치한 상태에서 실제로, 콜라게나 제 -1과 -2를, 관절 연골의 표면 상부 및 중간 부에 주로 지역화. 또한, 면역 조직 화학 연구 결과가 콜라게나 제 -3의 레벨 관절염의 진행 중에 것을 보여준다는 대지에 도달 또는 콜라게나 제 (1)의 레벨이 서서히 증가하면서 심지어 감소한다. 골관절염에 대한 콜라게나 제 1, 관절 연골의 염증 과정에서 주로 관여한다는 증거가있다 동안 콜라게나 제 3 - 조직 리모델링한다. 콜라게나 제 3 OA 환자의 연골 조직에서 발현은 콜라게나 제 -1보다 집중적 II 형 콜라겐의 분해를 수행한다.

두 번째 그룹의 대표 세 식별 인간 stromelizinovu 메탈로 - 스트로 멜리 신 -1 (MMP-3), 스트로 멜리 신 -2 (MMP-10) 및 스트로 멜리 신 -3 (MMP-11). 오늘날 스트론튬 리신 -1 만이 골관절염의 병리학 적 과정에 관여하는 것으로 알려져 있습니다. 골관절염 환자의 활막에서 스트로 멜리 신 -2는 검출되지 않지만 류마티스 관절염 환자의 활막 섬유 아세포에서는 매우 적은 양으로 검출됩니다. Stromelysin-3는 섬유 아세포 근처의 류마티스 관절염 환자, 특히 섬유증 환자에서 활액막에서도 발견됩니다.

젤라 티나 제 그룹에서는 92kD 젤라 티나 제 (젤라 티나 제 B 또는 MMP-9)와 72kD의 젤라틴 (젤라 티나 제 A 또는 MMP-2)이 인간 연골 조직에서 확인되었다. 골관절염 환자에서 92 kD 젤라 티나 제 수준의 증가가 결정됩니다.

얼마 전에 MMP 막 유형 (MMP-MT)이라고 불리는 세포막 표면에 국한된 또 다른 MMP 그룹이 확인되었습니다. 이 그룹에는 네 가지 효소 인 MMP-MT1-MMP-MT-4가 있습니다. MMP-MT 발현은 인간 관절 연골에서 발견됩니다. MMP-MT-1은 collagenase의 성질을 가지고 있지만 MMP-MT-1과 MMP-MT-2는 gelatinase-72 kD와 collagenase-3를 활성화시킬 수 있습니다. OA 병인에서 MMP의이 그룹의 역할은 정련을 필요로합니다.

단백질 분해 효소는 다른 단백질 분해 효소 또는 수은의 유기 화합물에 의해 활성화되는 자이 마우스 (zymogen) 형태로 분비됩니다. MMP의 촉매 활성은 효소의 활성 구역에서 아연의 존재에 의존한다.

MMP의 생물학적 활성은 특정 TIMP에 의해 제어됩니다. 현재까지, 인간 관절 조직에서 발견되는 TIMP-1-TIMP-3의 3 가지 유형의 TIMP가 확인되었다. 네 번째 유형의 TIMP가 확인되고 복제되지만 인간의 관절 조직에서는 아직 발견되지 않았습니다. 이들 분자 중 일부는 프로 - 젤라 티나 제 72 kD (TIMP-2, -3, -4) 및 92 kD 젤라 티나 제 (TIMP-1 및 -3)의 활성 중심에 결합 할 수 있지만, 이들 분자는 MMP의 활성 부위에 특이 적으로 결합한다. 이 데이터는 관절 연골의 골관절염이있는 경우 MMP와 TIMP 사이에 불균형이 있으며 이로 인해 억제제가 상대적으로 결핍되어 조직의 활성 MMP 수준이 부분적으로 높아지는 것으로 나타났습니다. TIMP-1과 -2는 관절 연골에서 발견되며 연골 세포에 의해 합성됩니다. 활액막과 활액에 골관절염이있는 경우, TIMP의 첫 번째 유형 만 발견되었습니다. TIMP-3는 ECM에서만 독점적으로 검출됩니다. TIMP-4는 TIMP-2 및 -ZIN이 거의 38 % -STIMP-1 인 아미노산 서열이 거의 50 % 정도 동일한 아미노산 서열을 갖는다. 다른 표적 세포에서, TIMP-4는 ECM 개질의 조직 특이 적 조절제로서 중요한 역할을 나타내는 세포 표면상의 72 kD 프로제스테노 제 활성의 조절에 대한 원인이다.

MMP의 생물학적 활성을 조절하기위한 또 다른 메커니즘은 생리 학적 활성화입니다. AP / 플라스 민 및 카 텝신 B와 같은 세린 및 시스테인 프로테아제의 효소는 각각 MMP의 생리 활성제라고 믿어진다. 골관절염 환자의 관절 연골에서는 우로 키나아제 (UAP)와 플라스 민의 수치가 상승했다.

관절 조직에서 몇 가지 유형의 카 텝신이 발견 되더라도 카 텝신 -B는 연골에서 MMP의 가장 활성화 된 활성제로 간주됩니다. 인간 관절 조직에서는 세린 및 시스테인 프로테아제의 생리 학적 억제제가 검출되었습니다. 골관절염 환자에서 시스테인 프로테아제뿐만 아니라 억제제 인 AP-1 (IAP-1)의 활성이 감소합니다. MMP / TIMP와 마찬가지로 골관절염 환자의 관절 연골에서 증가 된 MMP 활성을 설명 할 수있는 것은 세린 및 시스테인 프로 테이나 제와 그 억제제 사이의 불균형입니다. 또한 MMP는 서로 활성화 할 수 있습니다. 예를 들어, 스트로 멜리 신 -1은 콜라게나 제 -1, 콜라게나 제 -3 및 젤라 티나 제 92kD를 활성화시킨다; Collagenase-3는 92 kD gelatinase를 활성화시킨다. MMP-MT는 collagenase-3를 활성화시키고 gelatinase-72 kD는이 활성화를 증가시킨다. MMP-MT는 또한 72 kD 젤라 티나 제를 활성화시킵니다. 사이토 카인은 파괴성 (프로 염증성), 조절 성 (항염증제 포함) 및 단백 동화 (성장 인자)의 세 그룹으로 나눌 수 있습니다.

사이토 카인의 종류 (van den Berg WB 외)

파괴적인	인터루킨 -1 TNF-a 백혈병 억제 인자 인터루킨 -17
규제	Interlekin-4 인터루킨 -10 인터루킨 -13 효소 억제제
동화	뮬린과 같은 성장 인자 TGF의-b 뼈 형태 발생 단백질 연골에서 유래 된 형태 형성 단백질

파괴 사이토 카인, 특히 IL-1 프로테아제의 방출의 증가를 유도 프로테오글리칸의 합성을 억제하고 연골 세포를 콜라겐. 특히 IL-4 및 -10 규정하는 사이토 카인, IL-1 (IL-1 RA)의 생산을 증가, IL-1 수용체 길항제의 생산을 억제하고, 연골 세포에서 수준과 NO 신타 제 활성을 감소시킨다. 따라서, IL-4는 IL-1과 같은 세 가지 방법을 길항 : 1) 2) 염기성 "스 캐빈 저"IL-1 ㎩의 생산을 증가 시키며, 3) NO»일차, 이차 "메신저의 생산 감소, 생산을 감소시키고, 그 영향을 방지한다. 또한 IL-4는 효소 조직 분해를 감소시킵니다. 조건하에 생체 내에서 최적의 치료 효과가 IL-4 및 IL-10의 조합에 의해 달성된다. 신진 대사 인자 등 kakTFR-P, 및 IGF-1이 실제로 IL-1의 생성 또는 작용을 방해하지 않고, 대향 활동 나타내는 예를 들어, 프로테오글리칸 및 콜라겐 합성을 자극하는 프로테아제의 활성 및 TGF (3 억제도 효소의 방출을 억제 억제제를 자극합니다.

프로 인 염증성 사이토 카인은 관절 조직에서 증가 된 MMP 합성 및 발현의 원인이됩니다. 그것들은 활막에서 합성 된 다음 활액으로 관절 연골로 퍼집니다. 프로 인 염증성 사이토 카인은 연골 세포를 활성화 시키며, 차례로 프로 염증성 사이토 카인을 생산할 수도 있습니다. 골관절염에 의해 영향을받는 관절에서, 염증의 효과기의 역할은 주로 활막의 세포에 의해 이루어진다. 프로 테아 제와 염증 매개체를 분비하는 대 식세포 활액막염 (synovitis)입니다. 그 중에서도 골관절염의 발병 기전은 IL-f, TNF-α, IL-6, 백혈병 억제 인자 (LIF) 및 IL-17이 가장 많이 관여한다.

골관절염에서 관절 연골 분해를 자극하는 생물학적 활성 물질

• 인터루킨 -1
• 인터류킨 -3
• Interlekin-4
• TNF-a
• 식민지 자극 인자 : 대 식세포 (monocytic) 및 과립구 - 대 식세포
• 물질 P
• PGE ₂
• 플라스 미노 겐 활성제 (조직 및 유로 키나아제 유형) 및 플라스 민
• Metalloproteases (collagenases, ellastases, 스트로 멜리 신)
• 카테 텔린 A와 B
• 스릴러
• 세균성 지질 다당류
• 포스 포 리파아제 Ag

문헌 자료에 따르면 골관절염의 관절 조직 파괴의 주요 매개체는 IL-ip와 TNF-a 일 가능성이있다. 그러나 이들이 서로 독립적으로 작동하는지 또는 이들 사이에 기능적 계층 구조가 있는지 여부는 여전히 알려져 있지 않습니다. 동물의 골관절염 모델에서 IL-1의 차단은 관절 연골의 파괴를 효과적으로 방지하는 반면 TNF-α의 차단은 관절 조직의 염증을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 활액막, 활액 및 연골에서는 양쪽 사이토 카인의 증가 된 농도가 검출되었다. 연골 세포에서 그들은 프로 테아 제 (주로 MMP 및 AP)뿐만 아니라 I 및 III 유형과 같은 마이너 콜라겐의 합성을 증가시킬 수 있으며 II 형 및 IX 형 콜라겐과 프로테오글리칸의 합성을 감소시킬 수 있습니다. 이들 사이토 카인은 활성 산소 종과 같은 염증성 매개체 PGE 자극 ₂. 골관절염이있는 관절 연골의 거대 분자 변화의 결과는 복구 과정의 비 능률로서 연골이 더 저하됩니다.

상기 명명 된 친 염증성 사이토 카인은 골관절염에서 MMP의 억제 / 활성화 과정을 조절한다. 연구 때문에 예를 들어, 골관절염 연골에서 TIMP-1의 수준과 MMP의 불균형은 IL-IP에 의해 매개 될 수 시험관은 IL-1β에 농도의 증가는 TIMP-1, MMP의 농도를 감소 시킨다는 것을 입증 연골 세포 합성하여 증가 하였다. AP의 합성은 또한 IL-1β에 의해 조절된다. 자극은 시험관 내에서 합성 vyzyvet IL-1의 농도 의존적 증가 및 PAI-1의 합성 날카로운 AP 저하와 관절 연골 연골 세포. IAP-1의 합성을 감소시키고 AP의 합성을 자극하는 IL-1의 능력은 플라스 민 생성 및 MMP의 활성화를위한 강력한 기전이다. 또한, 플라스 민은 다른 효소를 활성화시키는 효소 일뿐만 아니라 직접 단백질 분해에 의한 연골 분해 과정에 참여합니다.

IL-31 kD의 IP가 (전 IL-IP) AZAT는 신호 펩티드의 절단 후, 17.5 kD의 중량에서 사이토 카인 활성으로 전환되는 불활성 전구 물질로 합성된다. 활액막 관절 연골 활액을 포함하는 관절의 조직에서, IL-IP는 활성 형태로 검출 한 연구에서 생체 내에서 이 사이토 카인을 분비하는 관절염의 활막의 능력을 입증 하였다. 일부 세린 프로테아제는 pre-IL-ip를 그것의 생체 활성 형태로 전환시킬 수있다. 포유류에서, 이러한 특성은 IL-1P 전환 효소 (또는 카스파 IKF-1)이라고 시스테인 aspartatspetsificheskih 효소 패밀리에 속한 하나의 프로테아제에서 발견된다. 이 효소는 pre-IL-ip를 생물학적으로 활성 인 "성숙한"IL-ip로 17.5 kD의 질량으로 특이 적으로 전환시킬 수 있습니다. IKF는 분자량 45 kD (p45)의 프로 엔 자임이며 세포막에 국한되어있다. Proenzima P45의 단백질 분해 절단은 효소 활성의 특징 P10 및 P20로 알려진 두 개의 서브 유닛을 형성 한 후.

TNF-α는 또한 26 kD의 질량을 갖는 막 - 결합 된 전구체로서 합성된다; 단백질 분해 절단에 의해 17 kD의 질량을 갖는 활성 용해 형태로 세포로부터 방출된다. 단백질 분해 절단은 아다 알리 신 계열에 속하는 TNF-α- 전환 효소 (TNF-KF)에 의해 수행된다. AR Amin과 공동 저자 (1997)는 골관절염 환자의 관절 연골에서 TNF-CF mRNA 발현이 증가한 것을 발견했다.

연골 세포 및 활막 세포의 생물학적 활성화 IL-1과 TNF-α는 세포 표면의 특정 수용체 (IL-R 및 TNF-R)에 결합함으로써 매개됩니다. 각각의 사이토 카인에 대해 타입 I 및 타입 II의 IL-IP 및 TNF-P I (p55) 및 II (p75) 유형의 두 가지 유형의 수용체가 확인되었다. 관절 조직의 세포에서 신호 전달을 위해 IL-1PI와 p55가 반응합니다. IL-1P 타입 I은 IL-1α보다 IL-1β에 대해 약간 더 높은 친화도를 갖는다; 반대로, IL-1P 타입 II는 IL-1보다 IL-1a에 대해 더 큰 친화도를 갖는다. 그것은 IL-IP II 타입 II가 IL-1 신호를 매개 할 수 있는지 또는 그것이 IL-1PI 타입에 대한 IL-1 결합을 경쟁적으로 저해하는 데에만 작용하는지 여부는 불명확하다. Hondroiitah 및 관절염 환자의 활막 섬유 아세포에서 차례로 관련 사이토 카인에 의해 자극이 세포의 높은 감도를 설명 IL-1PI 및 P55, 많은 양의를 찾을 수 있습니다. 이 과정은 단백 분해 효소의 분비를 증가시키고 관절 연골을 파괴시킵니다.

골관절염의 병리학 적 과정에서 IL-6의 참여를 배제하지 않는다. 이 가정은 다음과 같은 관찰을 기반으로합니다.

• IL-6는 활막에서 염증 세포의 수를 증가시키고,
• IL-6는 연골 세포의 증식을 자극하고,
• IL-6는 MMP의 합성을 증가시키고 proteoglycans의 합성을 억제하는데 IL-1의 효과를 향상시킵니다.

그러나, IL-6 TIMP의 생산을 유도 할 수 있지만, 이러한 사이토킨은 피드백 메커니즘을 통해 수행되는 관절 연골의 단백질 가수 분해의 억제 과정에 관여한다는 MMP의 생산 따라서 간주 영향을주지 않는다.

염증성 사이토 카인 IL-IP 및 TNF-a로 자극에 응답하여 골관절염 환자에서 얻은 연골 세포에 의해 생산되는 사이토 카인 - IL-6 패밀리의 다른 관계자는 LIF이다. LIF는 MMP와 NO 생산의 합성뿐만 아니라 연골의 프로테오글리칸의 흡수를 촉진합니다. 골관절염에서이 사이토 카인의 역할은 완전히 이해되지 않았습니다.

IL-17은 IL-1 유사 작용을 갖는 20-30 kD 호모 이합체이지만, 덜 현저하다. IL-17은 표적 세포, 예를 들어 인간 대 식세포에서 IL-ip, TNF-α, IL-6 및 MMP를 포함하는 다수의 전 - 염증성 사이토 카인의 합성 및 단리를 자극한다. 또한, IL-17은 연골 세포로 NO 생산을 자극한다. LIF와 마찬가지로, OA의 발병 기전에 IL-17의 역할은 거의 연구되지 않았다.

무기 유리 라디칼 NO는 OA가있는 관절 연골의 분해에 중요한 역할을한다. 골관절염 환자에게서 얻은 연골 세포는 정상 세포와 비교하여 프로 염증성 사이토 카인으로 자극 한 후 자연적으로 더 많은 NO를 생성합니다. NO 생성에 관여하는 효소 인 유도 된 NO 합성 효소 (hNOC)의 발현 및 합성 증가의 결과 인 골관절염 환자의 활액 및 혈청에서 높은 NO 함량이 발견됩니다. 최근에, 연골 세포 특이 적 hNOC의 DNA가 클로닝되고, 효소의 아미노산 서열이 결정되었다. 아미노산 서열은 내피 및 신경 조직에 특이적인 hNOC와 50 % 동일성 및 70 % 유사성을 나타낸다.

NO는 관절 연골의 거대 분자의 합성을 억제하고 MMP의 합성을 자극합니다. 또한, NO 생산의 증가는 연골 세포에 의한 길항제 IL-IP (IL-1RA)의 합성 감소를 동반한다. 따라서, IL-1의 수준의 증가 및 IL-1RA의 감소는 연골 세포의 NO의과 자극을 유도하고, 이는 연골 기질의 분해의 증가를 유도한다. 실험적 골관절염의 진행에 대한 선택적 hNOC 억제제의 생체 내 치료 효과 에 대한보고가있었습니다 .

천연 사이토 카인 억제제는 세포막의 수용체에 대한 사이토 카인의 결합을 직접적으로 억제하여 친 염증성 활성을 감소시킵니다. 사이토 카인의 천연 억제제는 그들의 작용 방식에 따라 3 개의 부류로 나뉠 수있다.

제 1 부류의 억제제는 수용체 길항제를 포함하며, 이는 결합 부위에 대한 경쟁에 의해 그의 수용체에 대한 리간드의 결합을 방지한다. 현재까지, 이러한 억제제는 IL-1에 대해서만 발견된다 - 이것은 IL-1 / ILIP IL-1 PA 시스템의 전술 한 경쟁적 억제제이다. 활막 세포의 프로스타글란딘의 합성을 포함하여, 관절염 관절 조직에서 관찰되는 효과의 많은 IL-1 RA 블록 연골 내각에서 관절 연골의 파괴에 의해 콜라게나 제의 제조.

IL-1PA는 다양한 형태로 검출됩니다. 하나는 가용성 (rIL-1PA)이고 두 개는 세포 간 (μIL-1PAI와 μIL-1APAP)입니다. 가용성 형태의 IL-1RA의 친화도는 세포 간 형태의 5 배이다. 집중적 인 과학적 검색에도 불구하고 후자의 기능은 알려지지 않았습니다. Eksperimety은 시험 관내 의 조건에서 제한 시간을 초과 10-100 IL-1 ㎩의 IL-1β를 필요한 농도 활성의 억제를 도시 한 생체를 IL-1 ㎩의 농도 천배 증가를 필요로한다. 이 사실은 골관절염 환자의 synovia에서 IL-1 RA와 과량의 IL-1의 상대적 결핍을 부분적으로 설명 할 수있다.

사이토 카인의 천연 억제제의 두 번째 부류는 사이토 카인의 가용성 수용체로 대표된다. 골관절염의 발병 기전과 관련된 사람에서의 그러한 저해제의 예는 pIL-1P 및 pp55이다. 수용성 사이토 카인 수용체는 정상 수용체의 절단 된 형태이며, 사이토 카인에 결합하고, 경쟁적 길항 작용의 메카니즘에 의해 작용하는 표적 세포의 막 - 관련 수용체에 대한 이들의 결합을 간섭한다.

가용성 수용체의 주요 전구체는 막 결합 IL-1PP이다. IL-1 및 IL-1 PA에 대한 rIL-IP의 친화력은 상이하다. 따라서, pIL-1PH는 IL-1P보다 IL-1p에 대한 친화도가 높고, pIL-1PI는 IL-1P보다 IL-1RA에 대한 친 화력이 크다.

TNF에는 수용성 IL-1 수용체와 같이 pp55와 pp75의 두 가지 유형의 수용체가 있습니다. 이들은 쉐이핑 (덤핑)에 의해 형성됩니다. 조건에서 생체 내에서 두 수용체는 영향을받는 관절의 조직에서 발견된다. 골관절염의 병인에있어서 용해성 TNF 수용체의 역할에 대해 논한다. 이는 저농도들은 TNF의 입체 구조를 안정화 및 PP55 PP75의 고농도 경쟁적 길항하여 TNF의 활성을 감소시킬 수있는 반면, 생체 활성 사이토킨의 반감기를 증가시킬 것으로 믿어진다. 분명히, pp75는 멤브레인 - 관련 수용체에의 결합을 촉진하는 TNF의 운반체로서 작용할 수있다.

사이토 카인의 천연 억제제의 세 번째 부류는 TGF- 베타, IL-4, IL-10 및 IL-13을 포함하는 소염 성 사이토 카인 군으로 대표된다. 항 염증성 사이토 카인은 프로 - 염증성 및 일부 프로테아제의 생성을 감소시켜 IL-1RA 및 TIMP의 생산을 자극한다.