Ο ρόλος των ενζύμων και των κυτταροκινών στην παθογένεια της οστεοαρθρίτιδας

Τα τελευταία χρόνια, μεγάλη προσοχή των ερευνητών έχει επικεντρωθεί στην αναγνώριση πρωτεασών που ευθύνονται για την αποικοδόμηση της εξωκυττάριας ουσίας του αρθρικού χόνδρου στην οστεοαρθρίτιδα. Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, οι μεταλλοπρωτεάσες μήτρας (MMPs) παίζουν σημαντικό ρόλο στην παθογένεση της οστεοαρθρίτιδας. Σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα, ανιχνεύεται αυξημένο επίπεδο τριών MMPs - κολλαγενασών, στρομελυσινών και ζελατινασών. Η κολλαγενάση είναι υπεύθυνη για την αποικοδόμηση του φυσικού κολλαγόνου, η στρομελυσίνη - κολλαγόνου τύπου IV, πρωτεογλυκανών και λαμινίνης, η ζελατινάση - για την αποικοδόμηση της ζελατίνης, των κολλαγόνων IV, τύπου Vh XI, της ελαστίνης. Επιπλέον, θεωρείται η παρουσία ενός άλλου ενζύμου - της αγγρεκανάσης, το οποίο έχει τις ιδιότητες των MMPs και είναι υπεύθυνο για την πρωτεόλυση των συσσωματωμάτων πρωτεογλυκανών χόνδρου.

Τρεις τύποι κολλαγενασών έχουν εντοπιστεί στον ανθρώπινο αρθρικό χόνδρο, τα επίπεδα των οποίων είναι σημαντικά αυξημένα σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα: κολλαγενάση-1 (MMP-1), κολλαγενάση-2 (MMP-8) και κολλαγενάση-3 (MMP-13). Η συνύπαρξη τριών διαφορετικών τύπων κολλαγενασών στον αρθρικό χόνδρο υποδηλώνει ότι ο καθένας από αυτούς παίζει τον δικό του συγκεκριμένο ρόλο. Πράγματι, οι κολλαγενάσες-1 και -2 εντοπίζονται κυρίως στην επιφανειακή και άνω ενδιάμεση ζώνη του αρθρικού χόνδρου, ενώ η κολλαγενάση-3 βρίσκεται στην κάτω ενδιάμεση ζώνη και στην εν τω βάθει ζώνη. Επιπλέον, τα αποτελέσματα ανοσοϊστοχημικής μελέτης έδειξαν ότι καθώς η οστεοαρθρίτιδα εξελίσσεται, το επίπεδο της κολλαγενάσης-3 φτάνει σε ένα οροπέδιο και μάλιστα μειώνεται, ενώ το επίπεδο της κολλαγενάσης-1 αυξάνεται σταδιακά. Υπάρχουν ενδείξεις ότι στην οστεοαρθρίτιδα, η κολλαγενάση-1 εμπλέκεται κυρίως στη φλεγμονώδη διαδικασία στον αρθρικό χόνδρο, ενώ η κολλαγενάση-3 εμπλέκεται στην αναδιαμόρφωση των ιστών. Η κολλαγενάση-3, που εκφράζεται στον χόνδρο ασθενών με οστεοαρθρίτιδα, αποικοδομεί το κολλαγόνο τύπου II πιο εντατικά από την κολλαγενάση-1.

Από τους εκπροσώπους της δεύτερης ομάδας μεταλλοπρωτεασών, τρεις έχουν επίσης ταυτοποιηθεί στην ανθρώπινη στρομελυσίνη: η στρομελυσίνη-1 (MMP-3), η στρομελυσίνη-2 (MMP-10) και η στρομελυσίνη-3 (MMP-11). Σήμερα, είναι γνωστό ότι μόνο η στρομελυσίνη-1 εμπλέκεται στην παθολογική διαδικασία της οστεοαρθρίτιδας. Η στρομελυσίνη-2 δεν ανιχνεύεται στην αρθρική μεμβράνη ασθενών με οστεοαρθρίτιδα, αλλά βρίσκεται σε πολύ μικρές ποσότητες στους αρθρικούς ινοβλάστες ασθενών με ρευματοειδή αρθρίτιδα. Η στρομελυσίνη-3 βρίσκεται επίσης στην αρθρική μεμβράνη ασθενών με ρευματοειδή αρθρίτιδα κοντά σε ινοβλάστες, ειδικά σε ζώνες ίνωσης.

Στην ομάδα των ζελατινασών στον ανθρώπινο χόνδρο, έχουν ταυτοποιηθεί μόνο δύο: η ζελατινάση 92 kD (ζελατινάση Β ή MMP-9) και η ζελατινάση 72 kD (ζελατινάση Α ή MMP-2). Σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα, παρατηρείται αύξηση στο επίπεδο της ζελατινάσης 92 kD.

Πρόσφατα, έχει εντοπιστεί μια άλλη ομάδα MMPs που εντοπίζονται στην επιφάνεια των κυτταρικών μεμβρανών και ονομάζονται MMPs μεμβρανικού τύπου (MMP-MT). Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει τέσσερα ένζυμα - MMP-MT1 - MMP-MT-4. Η έκφραση MMP-MT έχει βρεθεί στον ανθρώπινο αρθρικό χόνδρο. Αν και η MMP-MT-1 έχει ιδιότητες κολλαγενάσης, τόσο τα ένζυμα MMP-MT-1 όσο και MMP-MT-2 είναι ικανά να ενεργοποιήσουν τη ζελατινάση-72 kDa και την κολλαγενάση-3. Ο ρόλος αυτής της ομάδας MMPs στην παθογένεση της οστεοαρθρίτιδας απαιτεί διευκρίνιση.

Οι πρωτεϊνάσες εκκρίνονται με τη μορφή ενός ζυμογόνου, το οποίο ενεργοποιείται από άλλες πρωτεϊνάσες ή οργανικές ενώσεις υδραργύρου. Η καταλυτική δράση των MMPs εξαρτάται από την παρουσία ψευδαργύρου στην ενεργό ζώνη του ενζύμου.

Η βιολογική δράση των MMPs ελέγχεται από συγκεκριμένες TIMPs. Μέχρι σήμερα, έχουν εντοπιστεί τρεις τύποι TIMPs που βρίσκονται σε ανθρώπινους αρθρικούς ιστούς: TIMP-1–TIMP-3. Ένας τέταρτος τύπος TIMP έχει εντοπιστεί και κλωνοποιηθεί, αλλά δεν έχει ακόμη ανιχνευθεί σε ανθρώπινους αρθρικούς ιστούς. Αυτά τα μόρια συνδέονται ειδικά με την ενεργό θέση των MMPs, αν και μερικά από αυτά είναι ικανά να συνδεθούν με την ενεργό θέση της προζελατινάσης 72 kD (TIMP-2, -3, -4) και της προζελατινάσης 92 kD (TIMP-1 και -3). Τα στοιχεία υποδηλώνουν ότι στην οστεοαρθρίτιδα, υπάρχει ανισορροπία μεταξύ MMPs και TIMPs στον αρθρικό χόνδρο, με αποτέλεσμα μια σχετική ανεπάρκεια αναστολέων, πιθανώς λόγω εν μέρει της αύξησης του επιπέδου των ενεργών MMPs στον ιστό. Οι TIMP-1 και -2 βρίσκονται στον αρθρικό χόνδρο και συντίθενται από χονδροκύτταρα. Στην οστεοαρθρίτιδα, μόνο η TIMP τύπου Ι ανιχνεύεται στην αρθρική μεμβράνη και στο αρθρικό υγρό. Η πρωτεΐνη TIMP-3 βρίσκεται αποκλειστικά στην εξωκυττάρια κυτταρική μεμβράνη (ECM). Η TIMP-4 μοιράζεται σχεδόν το 50% της αλληλουχίας αμινοξέων της με την TIMP-2 και το 38% με την TIMP-1. Σε άλλα κύτταρα-στόχους, η TIMP-4 είναι υπεύθυνη για τη ρύθμιση της ενεργοποίησης της προζελατινάσης 72 kD στην κυτταρική επιφάνεια, υποδεικνύοντας έναν σημαντικό ρόλο ως ιστοειδικού ρυθμιστή της αναδιαμόρφωσης της ECM.

Ένας άλλος μηχανισμός για τον έλεγχο της βιολογικής δράσης των MMPs είναι η φυσιολογική τους ενεργοποίηση. Πιστεύεται ότι ένζυμα από την οικογένεια των πρωτεασών σερίνης και κυστεΐνης, όπως η AP/πλασμίνη και η καθεψίνη Β, αντίστοιχα, είναι φυσιολογικοί ενεργοποιητές των MMPs. Αυξημένα επίπεδα ουροκινάσης (uAP) και πλασμίνης έχουν βρεθεί στον αρθρικό χόνδρο ασθενών με οστεοαρθρίτιδα.

Παρά το γεγονός ότι διάφοροι τύποι καθεψινών βρίσκονται στους ιστούς των αρθρώσεων, η καθεψίνη-Β θεωρείται ο πιο πιθανός ενεργοποιητής των MMPs στον χόνδρο. Φυσιολογικοί αναστολείς των πρωτεασών σερίνης και κυστεΐνης έχουν βρεθεί σε ιστούς ανθρώπινων αρθρώσεων. Η δραστικότητα του αναστολέα AP-1 (IAI-1), καθώς και των πρωτεασών κυστεΐνης, μειώνεται σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα. Όπως και με την MMP/TIMP, η ανισορροπία μεταξύ των πρωτεασών σερίνης και κυστεΐνης και των αναστολέων τους μπορεί να εξηγήσει την αυξημένη δραστικότητα των MMPs στον αρθρικό χόνδρο ασθενών με οστεοαρθρίτιδα. Επιπλέον, οι MMPs είναι σε θέση να ενεργοποιούν η μία την άλλη. Για παράδειγμα, η στρομελυσίνη-1 ενεργοποιεί την κολλαγενάση-1, την κολλαγενάση-3 και τη ζελατινάση 92 kD. Η κολλαγενάση-3 ενεργοποιεί τη ζελατινάση 92 kD. Η MMP-MT ενεργοποιεί την κολλαγενάση-3 και η ζελατινάση-72 kDa ενισχύει αυτήν την ενεργοποίηση. Η MMP-MT ενεργοποιεί επίσης τη ζελατινάση 72 kDa. Οι κυτοκίνες μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες - καταστροφικές (φλεγμονώδεις), ρυθμιστικές (συμπεριλαμβανομένων των αντιφλεγμονωδών) και αναβολικές (αυξητικοί παράγοντες).

Τύποι κυτοκινών (σύμφωνα με τους van den Berg WB et al)

Καταστρεπτικός	Ιντερλευκίνη-1 TNF-α Παράγοντας αναστολής λευχαιμίας Ιντερλευκίνη-17
Ρυθμιστική	Ιντερλευκίνη-4 Ιντερλευκίνη-10 Ιντερλευκίνη-13 Αναστολείς ενζύμων
Αναβολικό	Παράγοντες ανάπτυξης τύπου Μνσουλίνης TGF-b Μορφογενετικές πρωτεΐνες των οστών Μορφογενετικές πρωτεΐνες που προέρχονται από χόνδρο

Οι καταστροφικές κυτοκίνες, και ιδιαίτερα η IL-1, προκαλούν αύξηση στην απελευθέρωση πρωτεασών και αναστέλλουν τη σύνθεση πρωτεογλυκανών και κολλαγόνων από τα χονδροκύτταρα. Οι ρυθμιστικές κυτοκίνες, και ιδιαίτερα η IL-4 και η -10, αναστέλλουν την παραγωγή IL-1, αυξάνουν την παραγωγή του ανταγωνιστή του υποδοχέα IL-1 (IL-1RA) και μειώνουν το επίπεδο της συνθάσης NO στα χονδροκύτταρα. Έτσι, η IL-4 εξουδετερώνει την IL-1 προς τρεις κατευθύνσεις: 1) μειώνει την παραγωγή, αποτρέποντας τις επιδράσεις της, 2) αυξάνει την παραγωγή του κύριου "καθαριστή" IL-1RA και 3) μειώνει την παραγωγή του κύριου δευτερογενούς "αγγελιοφόρου" NO. Επιπλέον, η IL-4 μειώνει την ενζυματική αποικοδόμηση του ιστού. In vivo, το βέλτιστο θεραπευτικό αποτέλεσμα επιτυγχάνεται με συνδυασμό IL-4 και IL-10. Οι αναβολικοί παράγοντες όπως ο TGF-β και ο IGF-1 δεν παρεμβαίνουν στην παραγωγή ή τη δράση της IL-1, αλλά εμφανίζουν την αντίθετη δράση, για παράδειγμα, διεγείροντας τη σύνθεση πρωτεογλυκανών και κολλαγόνου, καταστέλλοντας τη δράση των πρωτεασών, και ο TGF-β αναστέλλει επίσης την απελευθέρωση ενζύμων και διεγείρει τους αναστολείς τους.

Οι προφλεγμονώδεις κυτοκίνες είναι υπεύθυνες για την αυξημένη σύνθεση και έκφραση των MMPs στους αρθρικούς ιστούς. Συντίθενται στον αρθρικό υμένα και στη συνέχεια διαχέονται στον αρθρικό χόνδρο μέσω του αρθρικού υγρού. Οι προφλεγμονώδεις κυτοκίνες ενεργοποιούν τα χονδροκύτταρα, τα οποία με τη σειρά τους είναι επίσης ικανά να παράγουν προφλεγμονώδεις κυτοκίνες. Στις αρθρώσεις που προσβάλλονται από οστεοαρθρίτιδα, ο ρόλος του τελεστή της φλεγμονής παίζεται κυρίως από τα κύτταρα του αρθρικού υμένα. Τα αρθρικά κύτταρα του τύπου των μακροφάγων είναι αυτά που εκκρίνουν πρωτεάσες και φλεγμονώδεις μεσολαβητές. Μεταξύ αυτών, η IL-f, ο TNF-a, η IL-6, ο ανασταλτικός παράγοντας λευχαιμίας (LIF) και η IL-17 είναι οι πιο «εμπλεκόμενες» στην παθογένεση της οστεοαρθρίτιδας.

Βιολογικά δραστικές ουσίες που διεγείρουν την αποικοδόμηση του αρθρικού χόνδρου στην οστεοαρθρίτιδα

• Ιντερλευκίνη-1
• Ιντερλευκίνη-3
• Ιντερλευκίνη-4
• TNF-α
• Παράγοντες διέγερσης αποικιών: μακροφάγα (μονοκύτταρα) και κοκκιοκύτταρα-μακροφάγα
• Ουσία P
• PGE ₂
• Ενεργοποιητές πλασμινογόνου (τύποι ιστών και ουροκινάσης) και πλασμίνη
• Μεταλλοπρωτεάσες (κολλαγενάσες, ελαστάσες, στρομελυσίνες)
• Καθεψίνες Α και Β
• Τρίλσιν
• Βακτηριακοί λιποπολυσακχαρίτες
• Φωσφολιπάση Ag

Τα βιβλιογραφικά δεδομένα δείχνουν ότι η IL-1 και, ενδεχομένως, ο TNF-a είναι οι κύριοι μεσολαβητές της καταστροφής των αρθρικών ιστών στην οστεοαρθρίτιδα. Ωστόσο, είναι ακόμη άγνωστο εάν δρουν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο ή εάν υπάρχει λειτουργική ιεραρχία μεταξύ τους. Ζωικά μοντέλα οστεοαρθρίτιδας έχουν δείξει ότι ο αποκλεισμός της IL-1 αποτρέπει αποτελεσματικά την καταστροφή του αρθρικού χόνδρου, ενώ ο αποκλεισμός του TNF-a οδηγεί μόνο σε μείωση της φλεγμονής στους αρθρικούς ιστούς. Αυξημένες συγκεντρώσεις και των δύο κυτοκινών βρέθηκαν στην αρθρική μεμβράνη, στο αρθρικό υγρό και στον χόνδρο των ασθενών. Στα χονδροκύτταρα, είναι σε θέση να αυξήσουν τη σύνθεση όχι μόνο πρωτεασών (κυρίως MMP και AP), αλλά και δευτερευόντων κολλαγόνων, όπως οι τύποι I και III, και να μειώσουν τη σύνθεση κολλαγόνων τύπου II και IX και πρωτεογλυκανών. Αυτές οι κυτοκίνες διεγείρουν επίσης τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου και τους φλεγμονώδεις μεσολαβητές όπως η PGE2 _. Το αποτέλεσμα τέτοιων μακρομοριακών αλλαγών στον αρθρικό χόνδρο στην οστεοαρθρίτιδα είναι η αναποτελεσματικότητα των επανορθωτικών διεργασιών, η οποία οδηγεί σε περαιτέρω αποικοδόμηση του χόνδρου.

Οι προαναφερθείσες προφλεγμονώδεις κυτοκίνες τροποποιούν τις διαδικασίες καταστολής/ενεργοποίησης των MMP στην οστεοαρθρίτιδα. Για παράδειγμα, η ανισορροπία μεταξύ των επιπέδων TIMP-1 και MMP στον χόνδρο στην οστεοαρθρίτιδα μπορεί να προκαλείται από την IL-1, καθώς μια μελέτη in vitro έδειξε ότι η αύξηση των συγκεντρώσεων IL-1 βήτα οδηγεί σε μείωση των συγκεντρώσεων TIMP-1 και σε αύξηση της σύνθεσης MMP από τα χονδροκύτταρα. Η σύνθεση AP τροποποιείται επίσης από την IL-1 βήτα. Η in vitro διέγερση των χονδροκυττάρων του αρθρικού χόνδρου με IL-1 προκαλεί μια δοσοεξαρτώμενη αύξηση στη σύνθεση AP και μια απότομη μείωση στη σύνθεση iAP-1. Η ικανότητα της IL-1 να μειώνει τη σύνθεση iAP-1 και να διεγείρει τη σύνθεση AP είναι ένας ισχυρός μηχανισμός για την παραγωγή πλασμίνης και την ενεργοποίηση των MMP. Επιπλέον, η πλασμίνη δεν είναι μόνο ένα ένζυμο που ενεργοποιεί άλλα ένζυμα, αλλά συμμετέχει επίσης στη διαδικασία αποικοδόμησης του χόνδρου μέσω άμεσης πρωτεόλυσης.

Η IL-ip συντίθεται ως ανενεργός πρόδρομος με μάζα 31 kD (pre-IL-ip) και στη συνέχεια, μετά τη διάσπαση του πεπτιδίου σήματος, μετατρέπεται σε ενεργή κυτοκίνη με μάζα 17,5 kD. Στους ιστούς των αρθρώσεων, συμπεριλαμβανομένης της αρθρικής μεμβράνης, του αρθρικού υγρού και του αρθρικού χόνδρου, η IL-ip βρίσκεται σε ενεργή μορφή και μελέτες in vivo έχουν δείξει την ικανότητα της αρθρικής μεμβράνης στην οστεοαρθρίτιδα να εκκρίνει αυτήν την κυτοκίνη. Ορισμένες πρωτεάσες σερίνης είναι ικανές να μετατρέψουν την pre-IL-ip στη βιοενεργή της μορφή. Στα θηλαστικά, τέτοιες ιδιότητες βρέθηκαν μόνο σε μία πρωτεάση, η οποία ανήκει στην οικογένεια των ενζύμων ειδικών για την ασπαρτική κυστεΐνη και ονομάζεται ένζυμο μετατροπής IL-1β (ICF ή κασπάση-1). Αυτό το ένζυμο είναι ικανό να μετατρέψει ειδικά την pre-IL-ip σε βιολογικά ενεργή «ώριμη» IL-ip με μάζα 17,5 kD. Η ICF είναι ένα προένζυμο 45 kD (p45) που εντοπίζεται στην κυτταρική μεμβράνη. Μετά την πρωτεολυτική διάσπαση του προενζύμου p45, σχηματίζονται δύο υπομονάδες γνωστές ως p10 και p20, οι οποίες χαρακτηρίζονται από ενζυμική δράση.

Ο TNF-α συντίθεται επίσης ως πρόδρομος συνδεδεμένος με μεμβράνη με μάζα 26 kDa. Με πρωτεολυτική διάσπαση απελευθερώνεται από το κύτταρο ως ενεργή διαλυτή μορφή με μάζα 17 kDa. Η πρωτεολυτική διάσπαση πραγματοποιείται από το μετατρεπτικό ένζυμο TNF-α (TNF-AC), το οποίο ανήκει στην οικογένεια των αδαμαλιζινών. Οι AR Amin et al. (1997) διαπίστωσαν αυξημένη έκφραση του mRNA του TNF-AC στον αρθρικό χόνδρο ασθενών με οστεοαρθρίτιδα.

Η βιολογική ενεργοποίηση των χονδροκυττάρων και των αρθρικών κυττάρων από την IL-1 και τον TNF-a προκαλείται από τη σύνδεση σε ειδικούς υποδοχείς στην κυτταρική επιφάνεια - IL-R και TNF-R. Έχουν εντοπιστεί δύο τύποι υποδοχέων για κάθε κυτοκίνη - IL-IP τύπου I και II και TNF-R τύπου I (p55) και II (p75). Οι IL-1PI και p55 είναι υπεύθυνοι για τη μετάδοση σήματος στα κύτταρα των αρθρικών ιστών. Ο IL-1R τύπου I έχει ελαφρώς υψηλότερη συγγένεια για την IL-1βήτα από ό,τι για την IL-1a. Ο IL-1R τύπου II, αντίθετα, έχει υψηλότερη συγγένεια για την IL-1a από ό,τι για την IL-ip. Παραμένει ασαφές εάν η IL-IP τύπου II μπορεί να μεσολαβήσει στα σήματα IL-1 ή χρησιμεύει μόνο για την ανταγωνιστική αναστολή της σύνδεσης της IL-1 με τον IL-1R τύπου I. Τα χονδροϊτίδια και οι αρθρικοί ινοβλάστες ασθενών με οστεοαρθρίτιδα περιέχουν μεγάλες ποσότητες IL-1PI και p55, γεγονός που με τη σειρά του εξηγεί την υψηλή ευαισθησία αυτών των κυττάρων στη διέγερση από τις αντίστοιχες κυτοκίνες. Αυτή η διαδικασία οδηγεί τόσο σε αυξημένη έκκριση πρωτεολυτικών ενζύμων όσο και σε καταστροφή του αρθρικού χόνδρου.

Η εμπλοκή της IL-6 στην παθολογική διαδικασία της οστεοαρθρίτιδας δεν μπορεί να αποκλειστεί. Αυτή η υπόθεση βασίζεται στις ακόλουθες παρατηρήσεις:

• Η IL-6 αυξάνει τον αριθμό των φλεγμονωδών κυττάρων στην αρθρική μεμβράνη,
• Η IL-6 διεγείρει τον πολλαπλασιασμό των χονδροκυττάρων,
• Η IL-6 ενισχύει τις επιδράσεις της IL-1 στην αύξηση της σύνθεσης MMP και στην αναστολή της σύνθεσης πρωτεογλυκανών.

Ωστόσο, η IL-6 είναι ικανή να προκαλέσει την παραγωγή TIMPs, αλλά δεν επηρεάζει την παραγωγή MMPs, επομένως πιστεύεται ότι αυτή η κυτοκίνη εμπλέκεται στη διαδικασία αναστολής της πρωτεολυτικής αποικοδόμησης του αρθρικού χόνδρου, η οποία πραγματοποιείται με μηχανισμό ανάδρασης.

Ένα άλλο μέλος της οικογένειας IL-6 είναι η LIF, μια κυτοκίνη που παράγεται από χονδροκύτταρα που λαμβάνονται από ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα σε απόκριση σε διέγερση από τις προφλεγμονώδεις κυτοκίνες IL-1p και TNF-a. Η LIF διεγείρει την απορρόφηση πρωτεογλυκάνης χόνδρου, καθώς και τη σύνθεση MMP και την παραγωγή NO. Ο ρόλος αυτής της κυτοκίνης στην οστεοαρθρίτιδα δεν έχει διευκρινιστεί πλήρως.

Η IL-17 είναι ένα ομοδιμερές 20-30 kD με δράση παρόμοια με την IL-1, αλλά πολύ λιγότερο έντονη. Η IL-17 διεγείρει τη σύνθεση και την απελευθέρωση ενός αριθμού προφλεγμονωδών κυτοκινών, συμπεριλαμβανομένων των IL-1p, TNF-a, IL-6 και MMP σε κύτταρα-στόχους, όπως τα ανθρώπινα μακροφάγα. Επιπλέον, η IL-17 διεγείρει την παραγωγή NO από τα χονδροκύτταρα. Όπως και ο LIF, ο ρόλος της IL-17 στην παθογένεση της οστεοαρθρίτιδας έχει μελετηθεί ελάχιστα.

Η ανόργανη ελεύθερη ρίζα NO παίζει σημαντικό ρόλο στην αποικοδόμηση του αρθρικού χόνδρου στην οστεοαρθρίτιδα. Τα χονδροκύτταρα που απομονώθηκαν από ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα παράγουν υψηλότερες ποσότητες NO τόσο αυθόρμητα όσο και μετά από διέγερση με προφλεγμονώδεις κυτοκίνες σε σύγκριση με τα φυσιολογικά κύτταρα. Υψηλή περιεκτικότητα σε NO έχει βρεθεί στο αρθρικό υγρό και στον ορό ασθενών με οστεοαρθρίτιδα - αυτό είναι αποτέλεσμα της αυξημένης έκφρασης και σύνθεσης της επαγόμενης συνθάσης NO (hNOC), του ενζύμου που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή NO. Πρόσφατα, κλωνοποιήθηκε το DNA της hNOC ειδικής για χονδροκύτταρα και προσδιορίστηκε η αλληλουχία αμινοξέων του ενζύμου. Η αλληλουχία αμινοξέων υποδεικνύει 50% ταυτότητα και 70% ομοιότητα με την hNOC ειδική για το ενδοθήλιο και τον νευρικό ιστό.

Το NO αναστέλλει τη σύνθεση μακρομορίων της εξωκυττάριας ουσίας (ECM) του αρθρικού χόνδρου και διεγείρει τη σύνθεση της MMP. Επιπλέον, η αύξηση της παραγωγής NO συνοδεύεται από μείωση της σύνθεσης του ανταγωνιστή της IL-IP (IL-1RA) από τα χονδροκύτταρα. Έτσι, η αύξηση του επιπέδου της IL-1 και η μείωση του IL-1RA οδηγεί σε υπερδιέγερση του NO στα χονδροκύτταρα, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε αυξημένη αποικοδόμηση της χόνδρινης μήτρας. Υπάρχουν αναφορές για τη θεραπευτική επίδραση in vivo ενός επιλεκτικού αναστολέα hNOC στην εξέλιξη της πειραματικής οστεοαρθρίτιδας.

Οι φυσικοί αναστολείς κυτοκινών είναι σε θέση να αποτρέψουν άμεσα τη σύνδεση των κυτοκινών με τους υποδοχείς της κυτταρικής μεμβράνης, μειώνοντας την προφλεγμονώδη δράση τους. Οι φυσικοί αναστολείς κυτοκινών μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες με βάση τον τρόπο δράσης τους.

Η πρώτη κατηγορία αναστολέων περιλαμβάνει ανταγωνιστές υποδοχέα που εμποδίζουν τη σύνδεση του συνδέτη στον υποδοχέα του ανταγωνιζόμενοι για τη θέση σύνδεσης. Μέχρι σήμερα, ένας τέτοιος αναστολέας έχει βρεθεί μόνο για την IL-1 - αυτός είναι ο προαναφερθείς ανταγωνιστικός αναστολέας του συστήματος IL-1/ILIP, IL-1 PA. Η IL-1 PA μπλοκάρει πολλές επιδράσεις που παρατηρούνται στους ιστούς των αρθρώσεων στην οστεοαρθρίτιδα, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης προσταγλανδινών από τα αρθρικά κύτταρα, της παραγωγής κολλαγενάσης από τα χονδροκύτταρα και της αποικοδόμησης του μυελού των οστών του αρθρικού χόνδρου.

Ο IL-1RA βρίσκεται σε διαφορετικές μορφές - μία διαλυτή (rIL-1RA) και δύο μεσοκυττάριες (μIL-lPAI και μIL-1RAP). Η συγγένεια της διαλυτής μορφής του IL-1RA είναι 5 φορές υψηλότερη από αυτή των μεσοκυττάριων μορφών. Παρά την εντατική επιστημονική έρευνα, η λειτουργία των τελευταίων παραμένει άγνωστη. Πειράματα in vitro έχουν δείξει ότι η αναστολή της δράσης της IL-1β απαιτεί συγκέντρωση IL-1RA 10-100 φορές υψηλότερη από το φυσιολογικό, ενώ οι συνθήκες in vivo απαιτούν χιλιοπλάσια αύξηση της συγκέντρωσης IL-1RA. Αυτό το γεγονός μπορεί να εξηγήσει εν μέρει τη σχετική ανεπάρκεια IL-1RA και την περίσσεια IL-1 στον αρθρικό υμένα ασθενών με οστεοαρθρίτιδα.

Η δεύτερη κατηγορία φυσικών αναστολέων κυτοκινών είναι οι διαλυτοί υποδοχείς κυτοκινών. Παραδείγματα τέτοιων αναστολέων στους ανθρώπους που σχετίζονται με την παθογένεση της οστεοαρθρίτιδας είναι οι rIL-1R και pp55. Οι διαλυτοί υποδοχείς κυτοκινών είναι βραχυκυκλωμένες μορφές φυσιολογικών υποδοχέων. Όταν συνδέονται με κυτοκίνες, εμποδίζουν τη σύνδεσή τους με υποδοχείς που σχετίζονται με τη μεμβράνη των κυττάρων-στόχων, δρώντας μέσω του μηχανισμού του ανταγωνιστικού ανταγωνισμού.

Ο κύριος πρόδρομος των διαλυτών υποδοχέων είναι η συνδεδεμένη με τη μεμβράνη IL-1RP. Η συγγένεια του rIL-IP για την IL-1 και τον IL-1RA είναι διαφορετική. Έτσι, ο rIL-1RN έχει υψηλότερη συγγένεια για την IL-1β από ό,τι για την IL-1RA, και ο rIL-1PI εμφανίζει υψηλότερη συγγένεια για την IL-1RA από ό,τι για την IL-ip.

Υπάρχουν επίσης δύο τύποι διαλυτών υποδοχέων για τον TNF - ο pp55 και ο pp75, όπως και οι διαλυτοί υποδοχείς IL-1, σχηματίζονται με «απελευθέρωση». In vivo, και οι δύο υποδοχείς βρίσκονται στους ιστούς των προσβεβλημένων αρθρώσεων. Ο ρόλος των διαλυτών υποδοχέων TNF στην παθογένεση της οστεοαρθρίτιδας αποτελεί αντικείμενο συζήτησης. Υποτίθεται ότι σε χαμηλές συγκεντρώσεις σταθεροποιούν την τρισδιάστατη δομή του TNF και αυξάνουν τον χρόνο ημιζωής της βιοδραστικής κυτοκίνης, ενώ υψηλές συγκεντρώσεις pp55 και pp75 μπορούν να μειώσουν τη δραστικότητα του TNF μέσω ανταγωνιστικού ανταγωνισμού. Πιθανώς, το pp75 μπορεί να δράσει ως φορέας TNF, διευκολύνοντας τη σύνδεσή του με τον υποδοχέα που σχετίζεται με τη μεμβράνη.

Η τρίτη κατηγορία φυσικών αναστολέων κυτοκινών αντιπροσωπεύεται από μια ομάδα αντιφλεγμονωδών κυτοκινών, οι οποίες περιλαμβάνουν τον TGF-βήτα, την IL-4, την IL-10 και την IL-13. Οι αντιφλεγμονώδεις κυτοκίνες μειώνουν την παραγωγή προφλεγμονωδών και ορισμένων πρωτεασών και διεγείρουν την παραγωγή IL-1RA και TIMP.