Contenido de glicosaminoglicanos, aldehídos y proteínas en el líquido sinovial de la articulación metacarpofalángica equina normal y alterada
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Resumen: El objetivo del
trabajo fue
relacionar la severidad del cuadro osteoartrítico con la
concentración de moléculas de la matriz
extracelular del cartílago en el líquido sinovial.
Para ello se midieron las concentraciones de proteína
total y de grupos
aldehídos como productos de
degradación del colágeno. Además, se
midió la concentración de glicosaminoglicanos
(GAGs) del líquido sinovial en su valor total
(GAGs T) y de una fracción de éstos, que
corresponde a los GAGs diferentes del ácido
hialurónico o GAGs sulfatados (GAGs S), entre los que se
describen esencialmente condroitín sulfato y
queratán sulfato. El contenido de ácido
hialurónico se calculó por diferencia entre las
concentraciones de GAGs T y de GAGs S. Las muestras de
líquido sinovial se obtuvieron por artrocéntesis
aséptica desde articulaciones
metacarpofalángicas de equinos mestizos en matadero,
inmediatamente después del beneficio de los animales y luego
separadas en cuatro grupos, después del examen visual
post mortem de las articulaciones: uno normal como
control (n=17) y
tres grupos alterados provenientes de articulaciones con
diferentes grados de alteración articular (+ = 15; ++ = 12
y +++ = 18). La concentración de grupos aldehidos se
determinó a través de una reacción
colorimétrica entre aldehídos y N-Metil
Benzotiazolidon Hidrazona. Además, para cuantificar los
GAGs T y los GAGs S se utilizó un método
colorimétrico con Alcian Blue usando diferentes
concentraciones de MgCl2. El grupo con
daño
articular más severo (+++) mostró incremento de la
concentración de proteínas
y disminución de productos de degradación de
colágeno y de la proteína colagenosa (P < 0,05),
mientras que la concentración de GAGs T, de GAGs S y de
ácido hialurónico no mostró diferencias
significativas entre los grupos analizados (P > 0,05),
detectándose sólo tendencias a disminuir en la
concentración ácido hialurónico y a aumentar
en la concentración de GAGs S en el grupo con daño
articular más severo (+++). Estos resultados indican que
la concentración de productos de degradación del
colágeno en el líquido sinovial podría ser
utilizada como marcador precoz de los cambios iniciales del
proceso
osteoartrítico.
Palabras clave: líquido sinovial,
colágeno, glicosaminoglicanos.
Summary: The purpose of this study was to
evaluate the influence of severity of osteoarthritis on the
concentration of degradation products from the cartilage
extracellular matrix on
synovial fluid. Total protein and aldehyde group concentrations
were determined as indicators of collagen degradation. The
concentration of glycosaminoglycans (GAGs) in sinovial liquid was
also determined, both the total amount (GAGsT) and the fractions
corresponding to the GAGs other than hyaluronic acid or sulfated
GAGs (GAGsG), that consist mostly of chondroitin and keratin
sulfate. The hyaluronic acid content of the synovial fluid was
calculated as the difference between the concentrations of GAGsT
and GAGsS. Samples of synovial fluid were collected from
metacarpophalangeal joints of crossbred equines immediatelly
after slaughter, by aseptic needle aspiration and then, following
post mortem joint examination, were divided into four
groups: a normal group as control (n = 17 ) and three alterated
groups, obtained from joints with different degrees damage (+ =
15 ; ++ = 12 and +++ = 18 samples). The synovial fluid aldehyde
concentrations were determined by a colorimetric reaction between
aliphatic aldehydes and N-Methyl Benzothiazolidon Hydrazone. A
colorimetric method with Alcian Blue using different
MgCl2 concentrations, was used to quantify GAGsT and
GAGsS. These results showed an increase of total protein
concentration in the more alterated group (+++) (P < 0,05).
The collagen degradation product concentration increased in the
group less altered (+) compared whith the more alterated group
(+++) and collagen protein concentration showed an increase in
both less alterated groups (+ and ++) compared with the more
alterated group (+++) (P < 0,05). The GAGsT, GAGsS and
hyaluronic acid concentrations did not show statisticant
differences between groups. GAGsT and hyaluronic acid
concentrations showed a tendency to decrease in the more damaged
samples. These results indicate that collagen degradation product
concentration in synovial fluid could be used as a marker of
initial changes in the osteoarthritis process.
Key words: synovial fluid, collagen,
glycosaminoglycans.
INTRODUCCIÓN
La articulación metacarpofalángica del
equino cursa frecuentemente con procesos de
naturaleza
inflamatoria y degenerativa (Maldonado y col 1983). El
cartílago articular de las articulaciones móviles
está formado por condrocitos, incluidos en una abundante
matriz extracelular (MEC) de colágeno tipo II y de
proteoglicanos con sus glicosaminoglicanos (GAGs) (Todhunter,
1996). Los condrocitos se encargan de regular activamente la
producción y destrucción de estos
componentes de la MEC del cartílago (Morris y Treadwell
1994).
El principal colágeno del cartílago
articular es el fibrilar tipo II, compuesto por tres cadenas
polipeptídicas α1 (II), cuyos extremos corresponden a
zonas extendidas no helicoidales, mientras la región
comprendida entre ellas, que representa aproximadamente el 95% de
la molécula, se organiza formando una triple hélice
estabilizada por entrelazos intermoleculares, en los que
participan las formas aldehídicas alisina e hidroxialisina
que proporcionan resistencia a las
fuerzas de tracción (Ricard-Blum y Ville 1989).
Los proteoglicanos, junto al colágeno tipo II,
constituyen los componentes orgánicos cuantitativamente
más importantes de la MEC del cartílago y son
responsables de gran parte de las propiedades
fisicoquímicas del tejido (Bayliss y col 1999,
Räsänen y Messner 1999). Los proteoglicanos
están formados por una proteína central, a la que
se unen covalentemente los GAGs, siendo el agrecán el
proteoglicano más abundante (aproximadamente 90%) y el de
mayor tamaño (3 x 106 Da) (Palmer y Bertone
1994, Hedlund y col 1999). La capacidad de amortiguación
del cartílago se debe a la gran retención agua y a la
repulsión de los grupos aniónicos de los
proteoglicanos (Palmer y Bertone 1994, McIlwraith 1996,
Räsänen y Messner 1999).
El agrecán forma grandes estructuras
macromoleculares en la MEC del cartílago articular, a
través de su unión no covalente con una
molécula de ácido hialurónico (Tulamo y col
1996, Maroudas y col 1998). La formación de estos
agregados es muy importante desde el punto de vista
fisiológico, ya que permite la retención del
agrecán y por ende de agua en la MEC del cartílago,
asegurándose así la amortiguación normal del
cartílago articular (Maroudas y col 1998).
El recambio de la MEC del cartílago está
regulado por una serie de factores relacionados con la distribución de la carga mecánica y la presencia de algunas
moléculas como el factor de crecimiento tipo insulina
(IGF) I y II y el factor de crecimiento transformante ß,
que estimularían la síntesis
de MEC. Por otro lado, la interleuquina 1 (IL-1) (Morris y
Treadwell 1994) y el factor de necrosis tumoral
α (Billinghurst
y col 1995) producidos por sinoviocitos y condrocitos
inhibirían la síntesis de matriz extracelular e
inducirían la síntesis y activación de
enzimas
denominadas metaloproteinasas (MMPs) que degradan los componentes
de la matriz extracelular del cartílago (Yoshihara y col
2000; Jin y col 2003). Los colágenos fibrilares presentan
una rigidez y gran resistencia a la hidrólisis
proteolítica, relacionada con sus entrelazos
intermoleculares, que determinan que su recambio molecular sea
lento. Se ha descrito que la colagenasa tisular o intersticial o
MMP-1 separa las tres cadenas α1 (II) de la triple hélice en
puntos específicos del colágeno tipo II (McIlwraith
1996).
Los proteoglicanos poseen un recambio más
dinámico y la hidrólisis de la proteína
central en sitios específicos por acción
de las MMPs provoca la liberación de grandes fragmentos de
proteoglicanos que difunden fuera del tejido hacia la cavidad
sinovial (Todhunter 1996).
Las MMPs son a su vez inhibidas por dos inhibidores
tisulares de las MMPs (TIMPs): los TIMP – 1 y TIMP –
2 (McIlwraith 1996). El desbalance del recambio de la matriz
provocado por la pérdida de regulación de la
síntesis y de la actividad de las MMPs provoca la
pérdida gradual de componentes de la MEC del
cartílago que conduce finalmente al desarrollo de
la enfermedad degenerativa articular u osteoartritis, que se
describe como progresiva, estructural y funcional, con deterioro
del cartílago articular y acompañada de un intento
de reparación de las superficies articulares con
neoformación ósea (McIlwraith 1996).
Existen trabajos cuyo objetivo ha sido caracterizar la
pérdida de componentes de la matriz durante la enfermedad
degenerativa articular, a través de relacionar la
concentración de colágeno (Maldonado y col 1983),
GAGs totales y de queratán sulfato del líquido
sinovial con el daño del cartílago en las
patologías articulares (Todhunter y col 1997, Okumura y
Fujinaga 1998). Además, se ha descrito que la
concentración de queratán sulfato
representaría mejor a los componentes propios de la matriz
extracelular del cartílago (Todhunter y col 1997). El
daño del colágeno del cartílago articular
constituiría un evento central en la patogénesis
del envejecimiento del cartílago y de la osteoartritis
(Tiku y col 2003).
En este trabajo se planteó como hipótesis la relación directa entre
la severidad anatómica del cuadro osteoartrítico y
la concentración de componentes de la MEC del
cartílago en el líquido sinovial. Para esto se
evaluó la concentración total de proteínas,
de GAGs distintos del ácido hialurónico y de grupos
aldehídicos. Además, se estimó la
concentración de ácido hialurónico del
líquido sinovial.
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