The Role of Inflammasomes in Osteoarthritis and Secondary Joint Degeneration Diseases

Abstract

Osteoarthritis is age-related and the most common form of arthritis. The main characteristics of the disease are progressive loss of cartilage and secondary synovial inflammation, which finally result in pain, joint stiffness, and functional disability. Similarly, joint degeneration is characteristic of systemic inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis and gout, with the associated secondary type of osteoarthritis. Studies suggest that inflammation importantly contributes to the progression of the disease. Particularly, cytokines TNFα and IL-1β drive catabolic signaling in affected joints. IL-1β is a product of inflammasome activation. Inflammasomes are inflammatory multiprotein complexes that propagate inflammation in various autoimmune and autoinflammatory conditions through cell death and the release of inflammatory cytokines and damage-associated molecule patterns. In this article, we review genetic, marker, and animal studies that establish inflammasomes as important drivers of secondary arthritis and discuss the current evidence for inflammasome involvement in primary osteoarthritis. The NLRP3 inflammasome has a significant role in the development of secondary osteoarthritis, and several studies have provided evidence of its role in the development of primary osteoarthritis, while other inflammasomes cannot be excluded. Inflammasome-targeted therapeutic options might thus provide a promising strategy to tackle these debilitating diseases.

Chronic back pain as a spinal osteoarthritis manifestation: rationale and practice of symptomatic slow acting drugs for osteoarthritis use

“…Эти субстанции выполняют роль молекулярного паттерна повреждения (DAMP), активирующего через систему Tollподобных рецепторов (TLR1-4) резидентные макрофаги, и вызывающего дифференцировку последних в агрессивную М1-субгруппу. Активированные макрофаги, в свою очередь, продуцируют ИЛ 1 -первый и чрезвычайно мощный трансдуктор механического, метаболического и иммунологического стресса, запускающий каскад синтеза других провоспалительных цитокинов, включая ИЛ6, фактор некроза опухоли α (ФНОα), интерферон γ, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, хемокинов (CXCL8, CCL2-5, CCL11, CXCL10), а также медиаторов воспаления и боли, прежде всего простагландина Е2 (ПГЕ2) [10,[47][48][49]. Развивающееся воспаление привлекает новые эффекторные клетки (моноциты, нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, естественные киллеры), благодаря которым выраженность местной воспалительной реакции быстро нарастает.…”

“…Развивающееся воспаление привлекает новые эффекторные клетки (моноциты, нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, естественные киллеры), благодаря которым выраженность местной воспалительной реакции быстро нарастает. Факторы аутоагрессии: синтезируемые нейтрофилами свободные радикалы, активированный комплемент, агрессивные протеолитические ферменты -матриксные металлопротеиназы (ММП) 1-9 и ADAMTS5 (аггреканаза) -осуществляют дальнейшую деструкцию поврежденных клеток и элементов межклеточного матрикса (МКМ) [10,[47][48][49].…”

“…Однако выраженные биомеханические нарушения, повторный механический стресс, дефекты регуляции воспаления, среди которых важную роль играет так называемое inflammaging (накопление с возрастом хромосомных аберраций, запускающих внутриклеточные сигнальные пути и делающих стареющие клетки постоянным источником аутоиммунной стимуляции), а также коморбидная патология нарушают цикличность воспаления и приводят к его хронизации [27,28]. С возрастом человеческий организм утрачивает способность эффективной репарации высоко-дифференцированных клеток, поэтому гиперпродукция факторов роста вызывает развитие дегенеративных процессов: фиброз, неоангиогенез, неонейрогенез и гетеротопическую оссификацию [10,[47][48][49].…”

The Role of AIM2 Inflammasome in Knee Osteoarthritis

“…[19][20][21] Understanding how uncontrolled inflammation is triggered and continues to progress is a key aspect of treatment in KOA. Currently, the most studied inflammasome in KOA is NLRP3, 22 but few studies have been conducted on AIM2 inflammasome.…”

Role of NINJ1 in Gout Flare and Potential as a Drug Target

“…This physiological change can result in MSU crystal formation, and activate the NLRP3 inflammasome inside of inflammatory cells synergistically with other stimuli. [3][4][5][6][7] Activated NLRP3 inflammasomes result in caspase-1 activation, which then cleave pro-IL-1β and Gasdermin-D (GSDMD), after which the cleaved GSDMD amino-terminal can insert into the plasma membrane and oligomerize to form a pore, allowing the release of small molecules, such as mature IL-1β to initiate inflammation. 8 IL-1β, in co-ordination with other cytokines such as tumor necrosis factor (TNF)-α and IL-6, promotes the recruitment of neutrophils at the inflamed joint, after which neutrophils were activated by MSU crystals further amplifying the inflammatory process.…”