Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14358
Title: Μελέτη των μηχανισμών οστεογένεσης σε ασθενείς με αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα
Other Titles: A study of the mechanisms leading to abnormal bone formation in patients with ankylosing spondylitis
Authors: Κανέλλου, Αναστασία
Keywords: Αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα
Ιντερλευκίνη 17
Οστεοβλάστες
Keywords (translated): Ankylosing spondylitis
IL-17
Osteoblasts
Abstract: Η αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα είναι ένα ρευματικό νόσημα το οποίο χαρακτηρίζεται από έναν άκρως ιδιαίτερο φαινότυπο. Σε πρώτο στάδιο προκαλείται φλεγμονή κυρίως στις αρθρώσεις του αξονικού σκελετού και ακολουθεί διάβρωση των οστών. Ωστόσο η πιο χαρακτηριστική εκδήλωση είναι η παθολογική παραγωγή οστού σε πιο προχωρημένα στάδια, η οποία λαμβάνει χώρα συνήθως στο φλοιώδες οστό μεταξύ των σπονδύλων, οδηγώντας στην εμφάνιση σχηματισμών που μοιάζουν με κάλο, τα συνδεσμόφυτα. Η παρουσία των συνδεσμοφύτων επιφέρει προοδευτική αγκύλωση της σπονδυλικής στήλης, γεγονός που μεταφράζεται σε μια δύσκολη και επίπονη καθημερινότητα για τους ασθενείς. Συνεπώς αποτελεί πρόκληση η εύρεση θεραπείας που θα στοχεύει ειδικά στην παθολογική οστεοποίηση. Για αυτό το σκοπό απαιτείται πλήρης διαλεύκανση των μηχανισμών που οδηγούν στην παραγωγή συνδεσμοφύτων σε αγκυλοποιητικούς ασθενείς. Οι τρέχουσες θεραπευτικές προσεγγίσεις εστιάζουν στην καταστολή της φλεγμονής της οποίας η σύνδεση με τη πρόκληση οστικών βλαβών παραμένει άγνωστη. Η ιντερλευκίνη 17 (IL-17) είναι μια προφλεγμονώδης κυτταροκίνη η οποία φαίνεται να έχει θεμελιώδη ρόλο στη παθογένεση της αγκυλοποιητικής σπονδυλίτιδας, καθώς έχει βρεθεί αυξημένη στον ορό και στο αρθρικό υγρό των συγκεκριμένων ασθενών. Επιπλέον κλινικές μελέτες με τον αναστολέα της IL-17 είχαν πολύ αισιόδοξα αποτελέσματα καθώς φαίνεται να είναι αποτελεσματικός για μακροχρόνια χορήγηση, με ελάχιστες παρενέργειες. Επιπλέον η εμφάνιση των ακτινολογικών βλαβών φαίνεται να επιβραδύνεται σημαντικά. Ωστόσο ο ρόλος της IL-17 στην ανώμαλη παραγωγή οστού στην αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα δεν είναι πλήρως κατανοητός. Σκοπός του πειράματος είναι να διερευνήσουμε την άμεση εμπλοκή της IL-17 στην οστεοβλαστική διαφοροποίηση σε ασθενείς με αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα και το ρόλο του WNT μονοπατιού, που αποτελεί σημαντικό ρυθμιστή της οστεογένεσης, σε αυτή τη διαδικασία. Για το σκοπό αυτό, μεσεγχυματικά κύτταρα από το μυελό των οστών αγκυλοποιητικών ασθενών και control ατόμων που δεν έχουν αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα, καλλιεργούνται in vitro και εκτίθενται στην IL-17 παρουσία ή μη παραγόντων οστεοβλαστικής διαφοροποίησης. Για να αξιολογηθεί η οστεοβλαστική ενεργότητα έγινε χρώση αλκαλικής φωσφατάσης, ενώ η ικανότητα ασβεστοποίησης διερευνήθηκε με τις χρώσεις Von Kossa και Alizarin Red. Έπειτα μέσω RT-PCR εξετάστηκε η έκφραση δεικτών που σχετίζονται με την οστεοβλαστική διαφοροποίηση (κολλαγόνο τύπου Ι, Runx2, Osterix, Osteopontin, Osteonectin) και την λειτουργία του κανονικού WNT μονοπατιού (Axin2, Wisp1, Dkk1) του οποίου η ενεργοποίηση είναι γνωστό πως εμπλέκεται στην διαφοροποίηση των οστεοβλαστών. Διαπιστώσαμε πως τα μεσεγχυματικά κύτταρα των αγκυλοποιητικών ασθενών παρουσίαζαν αυξημένο δυναμικό οστεοβλαστικής διαφοροποίησης και ενεργοποίησης του WNT μονοπατιού από τα κύτταρα των control ατόμων. Επιπλέον η IL-17 προκάλεσε επαγωγή της οστεοβλαστικής διαφοροποίησης στα μεσεγχυματικά κύτταρα των αγκυλοποιητικών ασθενών που καλλιεργήθηκαν σε περιβάλλον που ευνοούσε την οστεοβλαστική διαφοροποίηση. Ωστόσο τα ίδια κύτταρα όταν καλλιεργήθηκαν σε απλό θρεπτικό μέσο παρουσία IL-17, επέδειξαν μείωση κάποιων σημαντικών παραγόντων οστεοβλαστικής διαφοροποίησης, ενώ η δραστηριότητα της αλκαλικής φωσφατάσης δεν μεταβλήθηκε ιδιαίτερα. Το WNT μονοπάτι ενεργοποιήθηκε και στις δύο περιπτώσεις παρουσία της IL-17. Οι μεταβολές στα κύτταρα των control ατόμων δεν ήταν τόσο έντονες όσο στους αγκυλοποιητικούς ασθενείς. Τα παραπάνω αποτελέσματα παρέχουν ενδείξεις πως η IL-17 επηρεάζει άμεσα την οστεοβλαστική διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών κυττάρων αγκυλοποιητικών ασθενών και ενεργοποιεί το WNT μονοπάτι. Συνεπώς εξηγούν την αποτελεσματικότητα των βιολογικών παραγόντων έναντι της IL-17 που χρησιμοποιούνται σε κλινικές δοκιμές τα τελευταία χρόνια, ενώ το WNT μονοπάτι ενδεχομένως θα μπορούσε να αποτελεί έναν πολλά υποσχόμενο φαρμοκολογικό στόχο που θα λειτουργεί συμπληρωματικά της αντιφλεγμονώδους θεραπείας, στοχεύοντας ειδικά τη παθολογική παραγωγή οστού.
Abstract (translated): Ankylosing spondylitis is a rheumatic disease, characterized by a very special phenotype. In the first stage, inflammation occurs mainly in the joints of the axial skeleton, followed by bone erosion. However, the most characteristic manifestation is the abnormal bone formation in more advanced stages, which usually takes place in the cortical bone between the vertebrae, leading to the development of callus-like formations called syndesmophytes. The presence of syndesmophytes leads to progressive ankylosis of the spine, which translates into a difficult and painful daily routine for patients. Therefore, it remains a challenge to find a treatment that will specifically target the pathological ossification. For this purpose, a complete elucidation of the mechanisms leading to the formation of syndesmophytes in these patients is required. The current therapeutic approaches focus on suppressing inflammation whose link with bone lesions remains largely unknown. Interleukin 17 (IL-17) is a pro-inflammatory cytokine that appears to play a fundamental role in the pathogenesis of ankylosing spondylitis. It has been found to be elevated in the serum and synovial fluid of these patients. Furthermore, clinical trials using an IL-17 inhibitor for the treatment of ankylosing spondylitis exhibited promising results, as it appears to be effective for long-term administration with minimal side effects. In addition, the progression of structural lesions seems to be significantly delayed. However, the role of IL-17 in abnormal bone formation seems to be enigmatic. The aim of this experiment is to investigate the direct involvement of IL-17 in osteoblastic differentiation in patients with ankylosing spondylitis and the role of the WNT pathway, a key regulator of osteogenesis, in this process. For that purpose, mesenchymal stromal cells from the bone marrow of ankylosing spondylitis patients and control individuals, were cultured in vitro and treated with IL-17 in expansion or osteogenic medium. The osteoblastic activity was evaluated with alkaline phosphatase stain, while the mineralization capacity was assessed with Von Kossa and Alizarin Red stains. Also, the expression of markers related with osteoblastic differentiation (collagen type I, Runx2, Osterix, Osteopontin, Osteonectin) and WNT pathway function (Axin2, Wisp1, Dkk1) was examined via RT-PCR. The mesenchymal cells of the ankylosing patients showed an increased potential of osteoblastic differentiation and activation of the WNT pathway comparing to the cells of the control individuals. In addition, IL-17 induced osteoblastic differentiation in the mesenchymal cells of ankylosing spondylitis patients cultured in an environment which induced osteoblastic differentiation. However, the same cells when cultured in expansion medium in the presence of IL-17 showed a reduction in some important osteoblastic differentiation factors, while alkaline phosphatase activity was not significantly altered. The WNT pathway was activated in both cases in the presence of IL-17. The changes in the cells of the control individuals in the presence of IL-17 were not as pronounced as in the ankylosing patients. The above results indicate that IL-17 directly affects the osteoblastic differentiation of mesenchymal cells of ankylosing spondylitis patients and activates the WNT pathway. This could explain the effectiveness of biological agents against IL-17 used in clinical trials, while the WNT pathway could potentially be a promising pharmacological target that will act complementary to anti-inflammatory therapy, specifically targeting abnormal bone formation.
Appears in Collections:Τμήμα Ιατρικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Kanellou. Master.pdf2.65 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.