Всплеск циркулирующих цитокинов TNF

Том 13 научных докладов, номер статьи: 9119 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Молекулярный транспорт между кровеносной и опорно-двигательной системами регулирует физиологию суставов в норме и при заболеваниях. Остеоартрит (ОА) — дегенеративное заболевание суставов, связанное с системным и местным воспалением. В воспалительных явлениях участвуют цитокины, которые секретируются клетками иммунной системы и модулируют молекулярный транспорт через границы тканей (так называемая барьерная функция плотного соединения [TJ]). В предыдущем исследовании нашей группы было показано, что ткани коленного сустава при ОА демонстрируют разделение по размерам молекул разного размера, доставляемых в виде одного болюса в сердце (Ngo et al. в Sci. Rep. 8:10254, 2018). Здесь, в последующем исследовании параллельного дизайна, мы проверяем гипотезу о том, что два общих цитокина, играющие многогранную роль в этиологии остеоартрита, а также в иммунном состоянии в целом, модулируют свойства барьерной функции границ суставных тканей. В частности, мы исследуем влияние острого увеличения количества цитокинов (всплеска) на молекулярный транспорт внутри тканей и через границы между тканями кровеносной и скелетно-мышечной систем. Одиночный болюс декстрана массой 70 кДа, меченного флуоресцентной меткой, вводили внутрисердечно либо отдельно, либо вместе с провоспалительным цитокином TNF-α или противовоспалительным цитокином TGF-β для достижения зрелости скелета (в возрасте от 11 до 13 месяцев). ) морские свинки (Данкин-Хартли, спонтанная животная модель ОА). После пятиминутного кровообращения целые коленные суставы подвергали серийным срезам и подвергали криоизображению лица с помощью флуоресцентного блока с разрешением, близким к одноклеточным. Маркер с флуоресцентной меткой массой 70 кДа аналогичен по размеру альбумину, наиболее распространенному белку-переносчику крови, а количественное определение интенсивности флуоресценции индикатора позволило измерить концентрацию индикатора. В течение пяти минут всплеск (острое удвоение) уровня циркулирующих цитокинов TNF-α или TGF-β значительно нарушил барьерную функцию между кровеносной и опорно-двигательной системами, при этом барьерная функция практически исчезла в группе TNF-α. Во всем объеме сустава (включая все тканевые отделы и прилегающую мускулатуру) концентрация индикаторов была значительно снижена в TGF-β- и TNF-α- по сравнению с контрольной группой. Эти исследования показывают, что воспалительные цитокины играют роль привратников для молекулярного прохождения внутри и между тканями наших суставов и могут открыть новые способы задержки возникновения и смягчения прогрессирования дегенеративных заболеваний суставов, таких как ОА, с использованием фармацевтических и/или физических мер.

Ткани сустава, включая хрящ, синовиальную оболочку, кость, субхондральную кость, околосуставную мускулатуру, мениск, связку и другие соединительные ткани, образуют интегрированную биосистему. Скелетно-мышечные клетки полагаются на свое выживание за счет движения молекул от сердечно-сосудистой системы к васкуляризованным и бессосудистым тканям внутри сустава и между ними1,2,3. Недавнее исследование нашей группы показало, что компартменты скелетно-мышечной ткани обладают селективностью по размеру молекул, что указывает на наличие функциональных барьерных свойств на границах тканей, таких как надкостница и синовиальная мембрана, и указывает на возрастные изменения молекулярного транспорта в патогенезе ОА4. Альбумин (67 кДа), основной белок-носитель в плазме крови, представляет собой верхнюю границу молекулярной проницаемости по размеру в костной ткани в отсутствие механической нагрузки5. В настоящее время неизвестно, в какой степени альбумин и более крупные белки проникают в тканевые компартменты синовиального суставного комплекса.

Хотя механизмы, лежащие в основе ОА, плохо изучены, появляется все больше доказательств того, что изменения в молекулярном транспорте внутри и между тканевыми компартментами, вызванные системным воспалением, могут способствовать или, по крайней мере, предрасполагать пациентов к ОА6,7,8. ОА долгое время считалось заболеванием только хряща. Современные парадигмы теперь рассматривают ОА как состояние всего сустава, при котором нарушение клеточной связи между тканями сустава играет центральную роль в патогенезе и прогрессировании ОА9. На сегодняшний день лишь немногие исследования посвящены роли тканевого интерфейса в качестве привратника молекулярного транспорта между сердечно-сосудистой и скелетно-мышечной системами. Многомасштабный подход, т.е. от субклеточного к ткани к органу, может быть особенно полезен для понимания взаимодействия хронического системного воспаления, типичного для ОА, острых воспалительных всплесков цитокинов, связанных с травмой или воздействием бактерий/вирусов, а также молекулярного транспорта внутри и между тканевыми компартментами. сустав. Это представляет собой важный, но игнорируемый пробел в знаниях в этой области и может сыграть важную роль в понимании патогенеза ОА, а также других дегенеративных заболеваний суставов.