บทบาทของการสะสมของผลึกในการเกิดโรคข้อเข่าเสื่อม

ผลึกแคลเซียมฟอสเฟตเบสิก (BCP) พบในของเหลวในข้อ 30-60% ของผู้ป่วยโรคข้อเสื่อม จากการศึกษาของ A. Swan et al. (1994) พบว่าผลึกที่มีแคลเซียมอยู่ในของเหลวในข้อของผู้ป่วยโรคข้อเสื่อมจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลึกมีขนาดเล็กมากหรือมีจำนวนน้อย จึงไม่สามารถระบุได้ด้วยเทคนิคทั่วไป การมีผลึก BCP ในของเหลวในข้อสัมพันธ์กับสัญญาณการเสื่อมของกระดูกอ่อนในข้อจากภาพถ่ายรังสี และมีความสัมพันธ์กับปริมาณของเหลวที่ไหลเวียนมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับของเหลวในข้อเข่าที่ไม่มีผลึก การศึกษาปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความก้าวหน้าของโรคข้อเข่าเสื่อมจากภาพถ่ายรังสีพบว่าการสะสมของผลึกแคลเซียมไพโรฟอสเฟตไดไฮเดรต (CPPD) เป็นตัวทำนายผลลัพธ์ทางคลินิกและภาพถ่ายรังสีที่ไม่พึงประสงค์ จากการศึกษาผู้ป่วยสูงอายุ พบว่าโรคข้อเสื่อมมีความเกี่ยวข้องกับภาวะกระดูกอ่อนแข็ง (chondrocalcinosis) โดยเฉพาะที่ช่องด้านข้างของกระดูกแข้งและกระดูกต้นขาของเข่าและข้อต่อกระดูกฝ่ามือและกระดูกนิ้วมือทั้ง 3 ข้อแรก ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะพบผลึกทั้งสองประเภท (OFC) และ PFC ในผู้ป่วยโรคข้อเสื่อม

ในทางคลินิก การเสื่อมของกระดูกอ่อนที่เกิดจากการสะสมของผลึกแคลเซียมนั้นแตกต่างจากที่พบในโรคข้อเสื่อมชนิดปฐมภูมิ หากผลึกเป็นเพียงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นภายหลังจากการเสื่อมของกระดูกอ่อน ผลึกเหล่านี้ก็จะพบได้ในข้อที่มักได้รับผลกระทบจากโรคข้อเสื่อมชนิดปฐมภูมิ เช่น เข่า สะโพก และข้อต่อเล็กๆ ของมือ ในทางตรงกันข้าม โรคที่เกิดจากการสะสมของผลึกมักจะส่งผลต่อข้อที่ไม่เป็นลักษณะเฉพาะของโรคข้อเสื่อมชนิดปฐมภูมิ เช่น ไหล่ ข้อมือ และข้อศอก การมีผลึกในของเหลวในข้อ (ของเหลวที่ซึมออกมา) มักสัมพันธ์กับการเสื่อมของกระดูกอ่อนที่รุนแรงกว่า คำถามที่ว่าอะไรคือสาเหตุและอะไรคือผลกระทบ ระหว่างการสะสมของผลึกหรือการเสื่อมของกระดูกอ่อนนั้นยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ตำแหน่งกลางถูกครอบครองโดยสมมติฐานต่อไปนี้: ความผิดปกติในการเผาผลาญของกระดูกอ่อนนำไปสู่การเสื่อม และการสะสมของผลึกครั้งที่สองจะเร่งการเสื่อมของกระดูกอ่อน (ทฤษฎีที่เรียกว่า วงจรการขยาย)

กลไกที่ชัดเจนที่ผลึกแคลเซียมทำลายกระดูกอ่อนข้อนั้นยังไม่เป็นที่ทราบกันนั้นสรุปไว้ด้านล่างนี้ ในทางทฤษฎี ผลึกแคลเซียมอาจทำลายเซลล์กระดูกอ่อนได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม การตรวจทางจุลพยาธิวิทยาพบผลึกที่อยู่ใกล้เซลล์กระดูกอ่อนน้อยมาก และเซลล์กระดูกอ่อนกลืนเข้าไปน้อยมากยิ่งกว่า กลไกที่เป็นไปได้มากที่สุดคือการที่เซลล์เยื่อบุข้อจับผลึกเข้าปาก ตามด้วยการปล่อยเอนไซม์โปรตีโอไลติกหรือการหลั่งไซโตไคน์ที่กระตุ้นให้เซลล์กระดูกอ่อนปล่อยเอนไซม์ แนวคิดนี้ได้รับการสนับสนุนจากการศึกษาบทบาทของเยื่อหุ้มข้ออักเสบที่เกิดจาก PFKD ในการพัฒนาโรคข้อเสื่อมที่ลุกลามอย่างรวดเร็วในโรคข้ออักเสบจากไพโรฟอสเฟต ในการศึกษานี้ ผลึกแคลเซียมไพโรฟอสเฟตไดไฮเดรต (1 หรือ 10 มก.) ถูกฉีดเข้าที่หัวเข่าขวาของกระต่ายที่มีโรคข้อเสื่อมที่เกิดจากการตัดหมอนรองกระดูกด้านข้างบางส่วนทุกสัปดาห์ ปรากฏว่าหลังจากฉีด 8 ครั้ง ข้อเข่าขวาแสดงการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงกว่าอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับข้อเข่าซ้าย ความรุนแรงของการอักเสบของเยื่อหุ้มข้อสัมพันธ์กับการฉีดผลึกแคลเซียมไพโรฟอสเฟตไดไฮเดรตเข้าข้อและปริมาณยา แม้ว่าปริมาณผลึก CPPD ที่ใช้ในการศึกษานี้จะมากกว่าปริมาณในร่างกาย แต่ผลการศึกษาบ่งชี้ว่าการอักเสบที่เกิดจาก CPPD มีบทบาทในการดำเนินของโรคข้อเข่าเสื่อมในโรคข้ออักเสบไพโรฟอสเฟต

กลไกที่มีศักยภาพในการเหนี่ยวนำความเสียหายของกระดูกอ่อนข้อโดยผลึกที่มีแคลเซียมเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติในการกระตุ้นไมโตซิส ความสามารถในการเหนี่ยวนำ MMP และกระตุ้นการสังเคราะห์พรอสตาแกลนดิน

ผลไมโตเจนิกของผลึกที่มีแคลเซียม ในโรคข้ออักเสบที่เกี่ยวข้องกับผลึก มักพบการขยายตัวของเซลล์เยื่อบุข้อ โดยผลึกเองมีส่วนรับผิดชอบเพียงบางส่วนสำหรับกระบวนการนี้ จำนวนเซลล์ในข้อที่เพิ่มขึ้นจะมาพร้อมกับการหลั่งไซโตไคน์ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งส่งเสริมการสลายกระดูกอ่อนและเหนี่ยวนำการหลั่งเอนไซม์โปรตีโอไลติก ผลึก OFC ในความเข้มข้นที่พบในพยาธิวิทยาของข้อในมนุษย์จะกระตุ้นไมโตเจนิกของวัฒนธรรมไฟโบรบลาสต์ของผิวหนังที่พักผ่อนและไฟโบรบลาสต์ในข้อของสุนัขและหนูตามขนาดยา ผลึกแคลเซียมไพโรฟอสเฟตไดไฮเดรต ยูเรต ซัลเฟต คาร์บอเนต และแคลเซียมฟอสเฟตกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์ การเริ่มต้นและจุดสูงสุดของการรวมตัวของ ( ^3H )-ไทมิดีนที่เกิดจากผลึกเหล่านี้จะเลื่อนไป 3 ชั่วโมงเมื่อเทียบกับการกระตุ้นเซลล์ด้วยซีรั่มในเลือด ช่วงเวลาดังกล่าวอาจจำเป็นสำหรับการจับกินและการละลายของผลึก การเพิ่มคริสตัลควบคุมที่มีขนาดเท่ากัน (เช่น ผงเพชรหรืออนุภาคลาเท็กซ์) ไม่ได้กระตุ้นไมโตเจเนซิส ผลึกโซเดียมยูเรตโมโนไฮเดรตมีคุณสมบัติไมโตเจเนซิสที่อ่อนแอและด้อยกว่าแคลเซียมยูเรตอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งบ่งบอกถึงความสำคัญของปริมาณแคลเซียมในผลึกในกระบวนการไมโตเจเนซิส ผลึก OFC สังเคราะห์มีคุณสมบัติไมโตเจเนซิสเช่นเดียวกับผลึกที่ได้จากผู้ป่วยโรคกระดูกอ่อนแคลเซียม ผลไมโตเจเนซิสของผลึกที่มีแคลเซียมไม่ได้เกิดจากการเพิ่มขึ้นของปริมาณแคลเซียมในสารอาหารโดยรอบในหลอดทดลอง เนื่องจากการละลายของผลึกแคลเซียมฟอสเฟตที่เป็นเบสในสารอาหารไม่ได้กระตุ้นการรวมตัวของ ( ^3H )-ไทมิดีนโดยไฟโบรบลาสต์

กลไกที่เสนอขึ้นอย่างหนึ่งสำหรับการสร้างไมโทซิสที่เหนี่ยวนำโดย OFC คือ การแพร่กระจายของเซลล์เยื่อหุ้มข้อที่ผิดปกติอาจเกิดจากการรับเข้าเซลล์และการละลายของผลึกภายในเซลล์อย่างน้อยบางส่วน ซึ่งจะเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมในไซโตพลาสซึม^และกระตุ้นเส้นทางที่ขึ้นกับแคลเซียมซึ่งนำไปสู่การสร้างไมโทซิส แนวคิดนี้ได้รับการสนับสนุนจากข้อกำหนดในการสัมผัสเซลล์กับผลึกโดยตรงเพื่อกระตุ้นการสร้างไมโทซิส เนื่องจากการสัมผัสเซลล์กับผลึกที่เหนี่ยวนำให้เกิดการเจริญเติบโตของเซลล์ในขณะที่การสัมผัสเซลล์ที่ขาดการสัมผัสดังกล่าวจะไม่ทำ เพื่อศึกษาข้อกำหนดในการจับกินผลึกหลังจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์กับผลึก เซลล์ได้รับการเพาะเลี้ยงด้วยแคลเซียม-OPC ^{45 % และ (3H} )-ไทมิดีน พบว่าเซลล์ที่มีแคลเซียม-OPC ^{45% มี (3H} )-ไทมิดีนมากกว่าเซลล์ที่ไม่มีการติดฉลากแคลเซียมฟอสเฟตพื้นฐานอย่างมีนัยสำคัญ ในการเพาะเลี้ยงแมคโครฟาจ การยับยั้งการรับเข้าเซลล์ด้วยผลึกโดยไซโตคาลาซินส่งผลให้การละลายของผลึกถูกยับยั้ง ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการจับกินเพิ่มเติม

ผลึกที่มีแคลเซียมสามารถละลายได้ในกรด หลังจากถูกฟาโกไซโทซิส ผลึกจะละลายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดของฟาโกไลโซโซมของแมคโครฟาจ คลอโรควิน แอมโมเนียมคลอไรด์ บาฟิโลไมซิน เอ1 และสารไลโซโซโมโทรฟิกทั้งหมดที่เพิ่มค่า pH ของไลโซโซมตามขนาดยาจะยับยั้งการละลายของผลึกภายในเซลล์และการดูดซึม (3H)-ไทมิดีน^ในไฟโบรบลาสต์ที่เพาะเลี้ยงด้วยผลึกแคลเซียมฟอสเฟตที่เป็นเบส

การเติมคริสตัล OFC ลงในวัฒนธรรมไฟโบรบลาสต์แบบโมโนเลเยอร์ทำให้แคลเซียมในเซลล์เพิ่มขึ้นทันทีสิบเท่า ซึ่งกลับสู่ระดับพื้นฐานหลังจาก 8 นาที แหล่งของแคลเซียมส่วนใหญ่มาจากไอออนนอกเซลล์ เนื่องจากคริสตัลแคลเซียมฟอสเฟตที่เป็นเบสถูกเติมลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ปราศจากแคลเซียม ความเข้มข้นของแคลเซียมในเซลล์ที่เพิ่มขึ้นในครั้งต่อไปสังเกตได้หลังจาก 60 นาที และคงอยู่เป็นเวลาอย่างน้อย 3 ชั่วโมง ที่นี่ แหล่งของแคลเซียมคือคริสตัลที่ถูกฟาโกไซโทซิสละลายในฟาโกไลโซโซม

พบว่าผลไมโตเจนิกของผลึก OFC นั้นคล้ายคลึงกับของ PDGF ในฐานะปัจจัยการเจริญเติบโต เช่นเดียวกับหลัง ผลึก OFC แสดงการทำงานร่วมกันกับ IGF-1 และพลาสมาในเลือด การปิดกั้น IGF-1 ลดการเกิดไมโตเจนิกของเซลล์ในการตอบสนองต่อ OFC PG Mitchell และคณะ (1989) แสดงให้เห็นว่าการเหนี่ยวนำการเกิดไมโตเจนิกในไฟโบรบลาสต์ Balb/c- ₃ T3 _โดยผลึก OFC ต้องมี serine/threonine protein kinase C (PKC) ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวกลางหลักของสัญญาณที่สร้างขึ้นระหว่างการกระตุ้นภายนอกของเซลล์ด้วยฮอร์โมน สารสื่อประสาท และปัจจัยการเจริญเติบโต การลดลงของกิจกรรม PKC ในเซลล์ Balb/c-3 T3 _{จะยับยั้ง การเหนี่ยวนำโปรโตออนโคยีน c-fos และ c-myc ที่เกิดจากOFC}แต่จะไม่ส่งผลต่อการกระตุ้นออนโคยีนเหล่านี้ที่เกิดจาก PDGF

การเพิ่มขึ้นของแคลเซียมภายในเซลล์ภายหลังการละลายของผลึกที่ถูกฟาโกไซต์จับกินไม่ใช่เส้นทางการส่งสัญญาณเพียงเส้นทางเดียวสำหรับการสร้างไมโทซิส เมื่อปัจจัยการเจริญเติบโต เช่น PDGF จับกับตัวรับเยื่อหุ้มเซลล์ ฟอสโฟไลเปส ซี (ฟอสโฟไดเอสเทอเรส) จะถูกกระตุ้น ซึ่งจะไฮโดรไลซ์ฟอสฟาติดิลอิโนซิทอล 4,5-ไบสฟอสเฟตเพื่อสร้างสารสื่อภายในเซลล์ ได้แก่ อิโนซิทอล-3-ฟอสเฟตและไดอะซิลกลีเซอรอล อิโนซิทอลจะปลดปล่อยแคลเซียมจากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมโดยปรับเปลี่ยนกิจกรรมของเอนไซม์ที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียมและแคลเซียม/แคลโมดูลิน เช่น โปรตีนไคเนสและโปรตีเอส

R. Rothenberg และ H. Cheung (1988) รายงานว่าฟอสฟาติดิลอิโนซิทอล 4,5-ไบฟอสเฟตถูกย่อยสลายเพิ่มขึ้นโดยฟอสโฟไลเปส ซี ในเซลล์เยื่อบุโพรงของกระต่ายเมื่อตอบสนองต่อการกระตุ้นด้วยผลึก OFC ปฏิกิริยาหลังทำให้ปริมาณอิโนซิทอล-1-ฟอสเฟตเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเซลล์ที่มีอิโนซิทอล ( ^3H )-อิโนซิทอลที่ถูกติดฉลาก โดยจุดสูงสุดจะถึงภายใน 1 นาทีและคงอยู่เป็นเวลาประมาณ 1 ชั่วโมง

ไดอะซิลกลีเซอรอลเป็นตัวกระตุ้นแคลเซียมไพโรฟอสเฟตไดไฮเดรตที่มีศักยภาพ เนื่องจากผลึก OFC เพิ่มกิจกรรมของฟอสโฟไลเปส ซี ซึ่งนำไปสู่การสะสมของไดอะซิลกลีเซอรอล ดังนั้นจึงคาดหวังได้ว่าการทำงานของ PKC จะเพิ่มขึ้น PG Mitchell และคณะ (1989) เปรียบเทียบผลของผลึก OFC และ PDGF ต่อการสังเคราะห์ DNA โดย_{ไฟโบรบลาสต์ Balb/c-3T3}ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ PKC จะถูกทำให้ไม่ทำงานโดยการฟักเซลล์ด้วยฟอร์บอลไดเอสเตอร์ที่สนับสนุนเนื้องอก (TPD) ซึ่งเป็นอนาล็อกของไดอะซิลกลีเซอรอล การกระตุ้นในระยะยาวด้วย TPD ขนาดต่ำจะทำให้กิจกรรมของ PKC ลดลง ในขณะที่การกระตุ้นเพียงครั้งเดียวด้วยขนาดสูงจะทำให้กิจกรรมนั้นทำงาน การกระตุ้นการสังเคราะห์ DNA ด้วยผลึก OFC ถูกระงับหลังจากการทำให้ PKC ไม่ทำงาน ซึ่งบ่งชี้ถึงความสำคัญของเอนไซม์นี้ในไมโทเจเนซิสที่เกิดจาก OFC ก่อนหน้านี้ GM McCarthy และคณะ (1987) แสดงให้เห็นถึงความเชื่อมโยงระหว่างการตอบสนองไมโตเจนิกของไฟโบรบลาสต์ของมนุษย์ต่อผลึก OFC และการกระตุ้น PKC อย่างไรก็ตาม ผลึก OFC จะไม่กระตุ้นฟอสฟาติดิลอิโนซิทอล 3-ไคเนสหรือไทโรซีนไคเนส ซึ่งยืนยันว่ากลไกการกระตุ้นเซลล์ด้วยผลึก OFC เป็นแบบเลือกสรร

การแพร่กระจายของเซลล์ถูกควบคุมโดยยีนกลุ่มหนึ่งที่เรียกว่าโปรโตออนโคยีน โปรตีน foe และ mye ซึ่งเป็นผลผลิตของโปรโตออนโคยีน c-fos และ c-myc จะถูกจำกัดอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์และจับกับลำดับดีเอ็นเอเฉพาะ การกระตุ้นไฟโบรบลาสต์ 3T3 ด้วยผลึก OFC ส่งผลให้เกิดการแสดงออกของ c-fos ภายในเวลาไม่กี่นาที ซึ่งจะถึงจุดสูงสุด 30 นาทีหลังจากการกระตุ้น การเหนี่ยวนำการถอดรหัส c-myc โดยผลึก OFC หรือ PDGF จะเกิดขึ้นภายใน 1 ชั่วโมงและถึงจุดสูงสุด 3 ชั่วโมงหลังจากการกระตุ้น เซลล์จะรักษาระดับการถอดรหัส c-fos และ c-myc ที่สูงเป็นเวลาอย่างน้อย 5 ชั่วโมง ในเซลล์ที่มี PCD ที่ไม่ทำงาน การกระตุ้น c-fos และ c-myc โดยผลึก OFC หรือ TFD จะถูกระงับอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่การเหนี่ยวนำยีนเหล่านี้โดย PDGF จะไม่เปลี่ยนแปลง

สมาชิกของตระกูลโปรตีนไคเนสที่กระตุ้นด้วยไมโตเจน (MAP K) เป็นตัวควบคุมหลักของคาสเคดการส่งสัญญาณภายในเซลล์ต่างๆ กลุ่มย่อยหนึ่งของตระกูลนี้คือ p42/p44 ซึ่งควบคุมการแพร่กระจายของเซลล์ผ่านกลไกที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นโปรโตออนโคยีน c-fos และ c-jun ผลึก OFC และ PFKD กระตุ้นเส้นทางการส่งสัญญาณของโปรตีนไคเนสซึ่งเกี่ยวข้องกับทั้ง p42 และ p44 ซึ่งบ่งชี้ว่าเส้นทางนี้มีบทบาทในกระบวนการไมโตเจเนซิสที่เกิดจากผลึกที่มีแคลเซียม

ในที่สุด การเกิดไมโทเจเนซิสที่เกิดจาก OFC เกี่ยวข้องกับแฟกเตอร์การถอดรหัสนิวเคลียร์แฟกเตอร์ κB (NF-κB) ซึ่งอธิบายครั้งแรกว่าเป็นยีนห่วงโซ่แสงอิมมูโนโกลบูลิน κ (IgK) แฟกเตอร์การถอดรหัสที่เหนี่ยวนำได้มีความสำคัญในเส้นทางการส่งสัญญาณหลายเส้นทาง เนื่องจากควบคุมการแสดงออกของยีนต่างๆ การเหนี่ยวนำ NF-κB มักเกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยโปรตีนยับยั้งที่เรียกว่า IκB จากไซโตพลาซึม การเหนี่ยวนำ NF-κB ตามด้วยการย้ายแฟกเตอร์การถอดรหัสที่ใช้งานอยู่ไปยังนิวเคลียส ผลึก OFC เหนี่ยวนำ NF-κB ในไฟโบรบลาสต์ Balb/c- _3T3และไฟโบรบลาสต์ผิวหนังของมนุษย์

มีหลายเส้นทางที่อาจเกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดสัญญาณหลังจากการกระตุ้น NF-κB แต่ทั้งหมดเกี่ยวข้องกับโปรตีนไคเนสที่ฟอสโฟรีเลต (และด้วยเหตุนี้จึงย่อยสลาย) IκB จากการศึกษาในหลอดทดลอง พบว่าก่อนหน้านี้ IκB ถือเป็นสารตั้งต้นสำหรับไคเนส (เช่น PKC และโปรตีนไคเนส A) อย่างไรก็ตาม คอมเพล็กซ์ไคเนส IκB ที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่ได้รับการระบุเมื่อไม่นานนี้ ไคเนสเหล่านี้ฟอสโฟรีเลตเฉพาะที่กากเซรีนของ IκB การกระตุ้น NF-κB โดย TNF-α และ IL-1 ต้องใช้การทำงานของ NF-κB-inducing kinase (NIK) และ IκB ที่มีประสิทธิภาพ กลไกโมเลกุลของการกระตุ้น NIK ยังไม่เป็นที่ทราบในปัจจุบัน แม้ว่าผลึก OFC จะกระตุ้นทั้ง PKC และ NF-κB แต่ขอบเขตของการเชื่อมโยงทั้งสองกระบวนการนี้ยังไม่เป็นที่ทราบ เนื่องจากการดัดแปลงไคเนส GκB เกิดขึ้นผ่านการฟอสโฟรีเลชัน จึงไม่สามารถตัดบทบาทของ PKC ในการเหนี่ยวนำ NF-κB โดยผลึก OFC ผ่านการฟอสโฟรีเลชันและการกระตุ้นไคเนส GκB ออกไปได้ แนวคิดนี้ได้รับการสนับสนุนโดยการยับยั้งไมโทเจเนซิสที่เหนี่ยวนำโดยผลึก OFC และการแสดงออกของ NF-κB โดยสเตาโรสปอรีน ซึ่งเป็นสารยับยั้ง PKC ในทำนองเดียวกัน สเตาโรสปอรีนสามารถยับยั้งไคเนส GκB ได้ และด้วยเหตุนี้จึงยับยั้งโปรตีนไคเนส A และโปรตีนไคเนสอื่นๆ

ดังนั้นกลไกการเกิดไมโตเจเนซิสที่เกิดจากผลึก OFC ในไฟโบรบลาสต์ประกอบด้วยกระบวนการที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองกระบวนการ:

• เหตุการณ์ที่ผูกกับเยื่อหุ้มเซลล์อย่างรวดเร็วซึ่งส่งผลให้เกิดการกระตุ้นของ PKC และ MAP K การเหนี่ยวนำของ NF-κB และโปรโตออนโคยีน
• การละลายของผลึกภายในเซลล์ช้าลง ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของปริมาณ Ca ²⁺ ภายในเซลล์ และจากนั้นจึงเกิดการกระตุ้นของกระบวนการต่างๆ ที่ต้องอาศัยแคลเซียม ซึ่งจะกระตุ้นการสร้างไมโตซิส

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

การเหนี่ยวนำโดยผลึกที่มี MMP-แคลเซียม

ตัวกลางของการทำลายเนื้อเยื่อจากผลึกที่มีแคลเซียม ได้แก่ MMPs - คอลลาจิเนส-1, สโตรเมไลซิน, เจลาติเนส 92 kD และคอลลาจิเนส-3

จากความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณผลึก OFC กับการทำลายเนื้อเยื่อข้อ จึงได้มีการเสนอสมมติฐานว่าผลึก OFC และคอลลาเจนบางส่วนอาจถูกเซลล์เยื่อหุ้มข้อจับกิน เซลล์เยื่อหุ้มข้อที่ได้รับการกระตุ้นจะขยายพันธุ์และหลั่งโปรตีเอส สมมติฐานนี้ได้รับการทดสอบในหลอดทดลองโดยการเติม OFC จากธรรมชาติหรือสังเคราะห์ PFCD และผลึกอื่นๆ ลงในเยื่อหุ้มข้อของมนุษย์หรือสุนัขที่เพาะเลี้ยง กิจกรรมของโปรตีเอสที่เป็นกลางและคอลลาจิเนสจะเพิ่มขึ้นตามขนาดยาและสูงกว่าเซลล์ควบคุมที่เพาะเลี้ยงโดยไม่มีผลึกประมาณ 5-8 เท่า

ในเซลล์ที่เพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีผลึก ตรวจพบการเหนี่ยวนำร่วมกันของคอลลาจิเนส-1 สโตรเมไลซิน และเจลาตินเนส-92 kDa mRNA ตามด้วยการหลั่งเอนไซม์ลงในอาหารเลี้ยงเชื้อ

ผลึก OFC ยังกระตุ้นให้เกิดการสะสมของ mRNA คอลลาจิเนส-1 และคอลลาจิเนส-2 ในคอนโดรไซต์ของสุกรที่โตเต็มที่ ตามด้วยการหลั่งเอนไซม์ลงในตัวกลาง

GM McCarty และคณะ (1998) ศึกษาบทบาทของการละลายของผลึกภายในเซลล์ในการผลิต MMP ที่เกิดจากผลึก การเพิ่มค่า pH ของไลโซโซมด้วยบาฟิโลไมซินเอยับยั้งการละลายของผลึกภายในเซลล์และลดการตอบสนองการแพร่พันธุ์ของไฟโบรบลาสต์ของมนุษย์ต่อผลึก OFC แต่ไม่ได้ยับยั้งการสังเคราะห์และการหลั่ง MMP

ทั้งแคลเซียมฟอสเฟตเบสและผลึก PFCD ไม่สามารถกระตุ้นการผลิต IL-1 ในหลอดทดลองได้ แต่ผลึกโซเดียมยูเรตทำได้

ข้อมูลปัจจุบันบ่งชี้ชัดเจนถึงการกระตุ้นการผลิต MMP โดยตรงโดยไฟโบรบลาสต์และคอนโดรไซต์เมื่อสัมผัสกับผลึกที่มีแคลเซียม

อาการของโรคข้อเข่าเสื่อมบ่งชี้ถึงบทบาทสำคัญของ MMP ในการดำเนินของโรค การมีผลึกแคลเซียมที่ประกอบด้วยจะทำให้เนื้อเยื่อของข้อที่ได้รับผลกระทบเสื่อมลง

การกระตุ้นการสังเคราะห์พรอสตาแกลนดิน

ร่วมกับการกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์และการหลั่งเอนไซม์ ผลึกที่มีแคลเซียมทำให้เกิดการปลดปล่อยพรอสตาแกลนดินจากเซลล์เพาะเลี้ยงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โดยเฉพาะ PGE2 _การปลดปล่อย PGE2 _ในทุกกรณีเกิดขึ้นภายในหนึ่งชั่วโมงแรกหลังจากที่เซลล์สัมผัสกับผลึก R. Rothenberg (1987) ระบุว่าแหล่งหลักของกรดอะราคิโดนิกสำหรับการสังเคราะห์ PGE2 _คือฟอสฟาติดิลโคลีนและฟอสฟาติดิลเอธาโนลามีน และยังยืนยันอีกด้วยว่าฟอสโฟไลเปส A2 _และ NOX เป็นเส้นทางหลักสำหรับ_{การผลิต} PGE2

PGE1 สามารถถูกปล่อยออกมาเพื่อตอบสนองต่อผลึก OFA ได้เช่นกัน GM McCarty และคณะ (1993, 1994) ศึกษาผลของ PGE2 _, PGE และอะนาลอกไมโซพรอสทอลต่อการตอบสนองไมโตเจนิกของไฟโบรบลาสต์ของมนุษย์ต่อผลึก OFA ทั้งสามตัวยับยั้งการตอบสนองไมโตเจนิกในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับขนาดยา โดย PGE และไมโซพรอสทอลแสดงฤทธิ์ยับยั้งที่เด่นชัดกว่า PGE2 และไมโซพรอสทอล แต่ไม่ใช่ PGE2 _{ยับยั้ง}การสะสมของ mRNA คอลลาจิเนสในการตอบสนองต่อผลึก OFA

MG McCarty และ H. Cheung (1994) ศึกษาเกี่ยวกับกลไกการกระตุ้นเซลล์โดย OFC โดย PGE ผู้เขียนแสดงให้เห็นว่า PGE ซึ่งเป็นตัวกระตุ้น cAMP ในเซลล์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า PGE2 _และ PGE ยับยั้งการสร้างไมโทเจเนซิสและการผลิต MMP ที่เกิดจาก OFC ผ่านเส้นทางการถ่ายทอดสัญญาณที่ขึ้นอยู่กับ cAMP เป็นไปได้ว่าการเพิ่มขึ้นของการผลิต PGE ที่เกิดจากผลึก OFC จะทำให้ผลทางชีวภาพอื่นๆ ของผลึก (การสร้างไมโทเจเนซิสและการผลิต MMP) อ่อนแอลงผ่านกลไกป้อนกลับ

การอักเสบที่เกิดจากคริสตัล

ผลึกแคลเซียมมักพบในของเหลวในร่องข้อของผู้ป่วยโรคข้อเสื่อม อย่างไรก็ตาม อาการอักเสบเฉียบพลันร่วมกับเม็ดเลือดขาวสูงนั้นพบได้น้อยทั้งในโรคข้อเสื่อมและโรคข้อเสื่อมที่เกี่ยวข้องกับผลึก (เช่น กลุ่มอาการไหล่ในมิลวอกี) ศักยภาพในการยึดเกาะของผลึกสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยปัจจัยยับยั้งหลายประการ R. Terkeltaub et al. (1988) แสดงให้เห็นถึงความสามารถของซีรั่มและพลาสมาในเลือดในการยับยั้งการตอบสนองของเม็ดเลือดขาวชนิดนิวโทรฟิลต่อผลึกแคลเซียมฟอสเฟตที่เป็นเบสได้อย่างมีนัยสำคัญ ปัจจัยที่ทำให้เกิดการยับยั้งดังกล่าวคือโปรตีนที่จับกับผลึก การศึกษาโปรตีนชนิดหนึ่งซึ่งเป็น ไกลโคโปรตีน ₂ -HS (AHSr) แสดงให้เห็นว่า AHSР เป็นสารยับยั้งการตอบสนองของเม็ดเลือดขาวชนิดนิวโทรฟิลต่อผลึก OFC ที่มีศักยภาพและจำเพาะมากที่สุด AHSr เป็นโปรตีนในซีรั่มที่มีต้นกำเนิดจากตับ เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโปรตีนในซีรั่มชนิดอื่นแล้ว จะพบโปรตีนชนิดนี้ในกระดูกและเนื้อเยื่อสร้างแร่ธาตุในปริมาณที่ค่อนข้างสูง นอกจากนี้ AHSr ยังพบในของเหลวในข้อที่ "ไม่อักเสบ" และยังตรวจพบในผลึกแคลเซียมฟอสเฟตเบสในของเหลวในข้ออีกด้วย ดังนั้น จึงไม่สามารถตัดความเป็นไปได้ที่ AHSr จะปรับเปลี่ยนศักยภาพในการสร้างฟอสฟอรัสของผลึกแคลเซียมฟอสเฟตเบสในร่างกายได้

เพื่อสรุปทั้งหมดข้างต้น เรานำเสนอสองรูปแบบของการเกิดโรคข้อเข่าเสื่อมที่เสนอโดย WB van den Berg และคณะ (1999) และ M. Carrabba และคณะ (1996) ซึ่งรวมปัจจัยทางกล พันธุกรรม และทางชีวเคมีเข้าด้วยกัน