Οι αλλαγές του αρθρικού χόνδρου κατά την εξέλιξη της γήρανσης δικαιολογούν την εμφάνιση της Οστεοαρθρίτιδας; Θανος Κουτρούμπας Βόλος

Transcript

1 Οι αλλαγές του αρθρικού χόνδρου κατά την εξέλιξη της γήρανσης δικαιολογούν την εμφάνιση της Οστεοαρθρίτιδας; Θανος Κουτρούμπας Βόλος

2 Δηλωση συμφερόντων Καμία σύγκρουση συμφερόντων για την παρούσα παρουσίαση Την τελευταία διετία τιμητική αμοιβή για εκπονηση ομιλιών και συμβουλευτικές υπηρεσίες απο τις φαρμακευτικές εταιρείες: AbbVie, BMS, MSD, Roche, Novartis, Janssen, UCB

3 Αρθρικός χόνδρος

4 Χονδροκύτταρα Αρθρικός χόνδρος

5 Εξωκυττάρια θεμέλια ουσία Χονδροκύτταρα Αρθρικός χόνδρος

6 Εξωκυττάρια θεμέλια ουσία Χονδροκύτταρα Κολλαγόνο τύπου ΙΙ Αγγρεκάνη Αρθρικός χόνδρος

7 Φυσιολογικός αρθρικός χόνδρος Οστεοαρθριτικός αρθρικός χόνδρος

8 Φυσιολογικός αρθρικός χόνδρος Γηράσκων αρθρικός χόνδρος Οστεοαρθριτικός αρθρικός χόνδρος

9 Λιγοτερα χονδροκύτταρα Απόπτωση και κυτταρικός θάνατος Φυσιολογικός αρθρικός χόνδρος Γηράσκων αρθρικός χόνδρος Οστεοαρθριτικός αρθρικός χόνδρος

10 Λιγότερη θεμέλια ουσία Λιγοτερα χονδροκύτταρα Απόπτωση και κυτταρικός θάνατος Φυσιολογικός αρθρικός χόνδρος Γηράσκων αρθρικός χόνδρος Οστεοαρθριτικός αρθρικός χόνδρος

11 Χονδροκύτταρο Archer & Francis-West, 2003

12 Chondrocyte- Transmission Electron Microscopy in 3-month old guinea pig Yan, Int J Mol Sci 2014

13 Chondrocyte- Transmission Electron Microscopy in 6-month old guinea pig Yan, Int J Mol Sci 2014

14 Chondrocyte- Transmission Electron Microscopy in 9-month old guinea pig Yan, Int J Mol Sci 2014

15 Chondrocyte- Transmission Electron Microscopy in 12-month old guinea pig Yan, Int J Mol Sci 2014

16 Chondrocyte- Transmission Electron Microscopy in 9-month old guinea pig Senescent chondrocyte Loeser, Nat Rev Rheumatol 2016, Yan, Int J Mol Sci 2014

17 Senescent chondrocyte: Proliferation arrest and cell death Senescent-associated secretory phenotype (SASP) DNA damage- telomere shortening Chaotic gene expression Reduced growth factor production and impaired response to growth factors (TGF-β, IGF-1) Loeser, Nat Rev Rheumatol 2016, Yan, Int J Mol Sci 2014

18 Senescence-associated secretory phenotype Inflammatory cytokines (IL-6, IL-1) Growth factors (VEGF, EGF, IGFBP-7) Degrading enzymes (MMP-13, aggrecanases) Chemokines (CCL-2) Loeser, OSteoarthritis Cartilage 2009, Loeser, Nat Rev Rheumatol 2016

19 Senescence Intrinsic or replicative (telomere shortening) Extrinsic or stress induced (oxidative damage, oncogenes, inflammation) Loeser, Nat Rev Rheumatol 2016, Loeser, Osteoarthritis Cartilage 2009

20 Τι προκαλεί την γήρανση των χονδροκυττάρων; DNA damage Οξειδωτικό στρες (Reactive oxygen species-ros) Μηχανική φόρτιση Φλεγμονή Θραύσματα θεμέλιας ουσίας (fibronectin fragments) Advanced glycation end products (AGEs)

21 Τι προκαλεί την γήρανση των χονδροκυττάρων; DNA damage Οξειδωτικό στρες (Reactive oxygen species-ros) Μηχανική φόρτιση Γηρανση Φλεγμονή Θραύσματα θεμέλιας ουσίας (fibronectin fragments) Advanced glycation end products (AGEs)

22 Inflammaging IL-6 Mακροφάγα Λιπώδης ιστός Franceschi, Ann N Y Acad Sci 2000, Greene, Osteoarthritis Cartilage 2015

23 Fibronectin fragments induce pro-catabolic effects via TLR activation 29-kDa FN-f TLR-2 Cell membrane MyD88 degradation p p38 p IκB P50 p65 p IκB NFκB Nucleus transcription MMP-1, -3, and -13 Hwang, Arthritis Res Ther 2015

24 Fibronectin fragments induce pro-catabolic effects via TLR activation Gomez, Nature Rev Rheumatol 2015

25 Intra-articular injection of senescent cells induces an OAlike phenotype Xu, J Gerontol A Sci Biol Sci 2017

26 Κιρκάδιοι ρυθμοί, γήρανση και οστεοαρθρίτιδα

27 Aging affects chondrocyte circadian rhythm Gossan, Arthritis Rheum 2013

28 Gossan, Arthritis Rheum 2013

29 Gossan, Arthritis Rheum 2013 purine/atp binding circadian rhythm extracellular matrix location/ microfibril negative regulator of (macromolecule) biosynthetic processes proteolysis apoptosis

30 The chondrocyte clock gene Bmal1 controls cartilage homeostasis and integrity Dudek, J Clin Invest 2016

31 The chondrocyte clock gene Bmal1 controls cartilage homeostasis and integrity Dudek, J Clin Invest 2016

32 The chondrocyte clock gene Bmal1 controls cartilage homeostasis and integrity Dudek, J Clin Invest 2016

33 Hall, Rosbash and Young 2017 Nobel Prize in Physiology or Medicine Circadian Rhythms

34 Αυτοφαγία, γήρανση και οστεοαρθρίτιδα

35 Autophagy is a protective mechanism in normal cartilage Carames, Arthritis Rheum 2010

36 Age-related reduction in autophagy precedes and is associated with chondrocyte density reduction and cell death Carames, Arthritis Rheum 2015

37 Yoshinori Ohsumi 2016 Nobel Prize in Physiology or Medicine Autophagy

38 Εξωκυττάρια θεμέλια ουσία Χονδροκύτταρα Κολλαγόνο τύπου ΙΙ Αγγρεκάνη Αρθρικός χόνδρος

39 Collagen mesh Stoltz, Nature 2009 Scanning electron microscopy

40 Proteoglycan Fetal proteoglycan aggregate Martin and Buckwalter, Biogerontology 2002

41 Proteoglycan Skeletally immature animal proteoglycan aggregate Martin and Buckwalter, Biogerontology 2002

42 Proteoglycan Mature animal proteoglycan aggregate Martin and Buckwalter, Biogerontology 2002

43 Proteoglycan Mature animal proteoglycan aggregate Απώλεια αρνητικού φορτίου Μείωση ποσότητας ύδατος Martin and Buckwalter, Biogerontology 2002

44 1 month- normal 10 months- intermediate 19 months- thickened Indentation-type atomic force mocroscopy Stoltz, Nature 2009

45 Aging results in increased nanostiffness in normal (non-oa) aging cartilage Stoltz, Nature 2009

46 Εξωκυττάρια θεμέλια ουσία - ηλικιακές αλλαγές Ποσοτικές και ποιοτικές αλλαγές Μείωση αγγρεκάνης Μείωση περιεκτικότητας νερού Μείωση και μεταβολή της δομής του κολλαγόνου τ ΙΙ Αdvanced glucagon end products (AGEs)

47 Εξωκυττάρια θεμέλια ουσία - ηλικιακές αλλαγές 1. Μείωση αναβολικής δραστηριότητας χονδροκυττάρων (μείωση βιοσύνθεσης κολλαγόνου, αγγρεκανης κα) 2. Αυξηση καταβολικής δραστηριότητας χονδροκυττάρων (κολλαγενασες -MMPs, αγγρεκανάσες - ADAMTS) 3. Μετα-μεταφραστικές (post-translational) τροποποιήσεις 4. Συσσώρευση μοριακών πρωτεινικών βλαβών λόγω μηχανικής καταπονησης

48 Αλλαγές θεμέλιας ουσίας οφειλόμενες στην ηλικία Βιο-μηχανικές ιδιότητες Βιοχημικές ιδιότητες

49 Αλλαγές θεμέλιας ουσίας οφειλόμενες στην ηλικία Βιο-μηχανικές ιδιότητες Βιοχημικές ιδιότητες Ευθραυστότητα (brittleness) Σκληρότητα (stiffness)

50 Αλλαγές θεμέλιας ουσίας οφειλόμενες στην ηλικία Βιο-μηχανικές ιδιότητες Βιοχημικές ιδιότητες Ευθραυστότητα (brittleness) Σκληρότητα (stiffness) Θραύσματα κολαγόνουαγγρεκανης- Πρωτεογλυκανών Advanced Glycation End products (AGEs)

51 Ηλικιακή εκφύλιση του χόνδρου OA

52 Ηλικιακή εκφύλιση του χόνδρου OA

53 Ηλικιακή εκφύλιση του χόνδρου Δεν παθαίνουν ολοι οι ηλικιωμένοι ΟΑ Δεν επηρεάζονται όλες οι αρθρώσεις Δεν επηρεάζονται όλα τα διαμερίσματα της ίδιας άρθρωσης ΟΑ μπορέι να προκύψει και σε νέα άτομα (τραυμα- γενετικά αίτια) OA

54 Ηλικιακή εκφύλιση του χόνδρου Δεν παθαίνουν ολοι οι ηλικιωμένοι ΟΑ Δεν επηρεάζονται όλες οι αρθρώσεις Δεν επηρεάζονται όλα τα διαμερίσματα της ίδιας άρθρωσης ΟΑ μπορέι να προκύψει και σε νέα άτομα (τραυμα- γενετικά αίτια) OA

55 Ηλικιακή εκφύλιση του χόνδρου Δεν παθαίνουν ολοι οι ηλικιωμένοι ΟΑ Δεν επηρεάζονται όλες οι αρθρώσεις Δεν επηρεάζονται όλα τα διαμερίσματα της ίδιας άρθρωσης ΟΑ μπορέι να προκύψει και σε νέα άτομα (τραυμα- γενετικά αίτια) OA

56 Ηλικιακή εκφύλιση του χόνδρου Δεν παθαίνουν ολοι οι ηλικιωμένοι ΟΑ Δεν επηρεάζονται όλες οι αρθρώσεις Δεν επηρεάζονται όλα τα διαμερίσματα της ίδιας άρθρωσης ΟΑ μπορέι να προκύψει και σε νέα άτομα (τραυμα- γενετικά αίτια) OA

57 Ηλικιακή εκφύλιση του χόνδρου

58 Ηλικιακή εκφύλιση του χόνδρου Διατήρηση ομοιοστασίας (ιδιαίτερα υπό στρες)

59 Διατήρηση ομοιοστασίας (ιδιαίτερα υπό στρες)

60 Απώλεια ομοιοστασίας Μείωση προσαρμογής

61 Απώλεια ομοιοστασίας Μείωση προσαρμογής Φυλο Τραυμα Επαναλαμβανόμενη φόρτιση Παχυσαρκία Γενετική Ανατομικές δυσπλασίες

62 Απώλεια ομοιοστασίας Μείωση προσαρμογής Φυλο Τραυμα Επαναλαμβανόμενη φόρτιση Παχυσαρκία Γενετική Ανατομικές δυσπλασίες

63 Απώλεια ομοιοστασίας Μείωση προσαρμογής ΟΑ Φυλο Τραυμα Επαναλαμβανόμενη φόρτιση Παχυσαρκία Γενετική Ανατομικές δυσπλασίες