Систематический анализ молекулярной патофизиологии тендовагинита: перспективность применения хондроитина сульфата и глюкозамина сульфата
https://doi.org/10.14412/2074-2711-2020-2-64-71
Аннотация
Хондропротекторы глюкозамина сульфат (ГС) и хондроитина сульфат (ХС) проявляют комплексное противовоспалительное действие и поэтому могут использоваться в терапии многих заболеваний, коморбидных остеоартриту (ОА).
Цель исследования – систематический анализ взаимосвязи молекулярной патофизиологии тендовагинита и потенциальных механизмов патогенетического действия ХС/ГС при этом заболевании.
Материал и методы. Проведена систематизация текстов 15 097 публикаций посредством современных методов анализа больших данных, развиваемых в рамках топологического и метрического подходов к задачам распознавания/классификации.
Результаты и обсуждение. Получена карта молекулярной патофизиологии тендовагинита, включающая 15 молекулярных механизмов и 27 коморбидных заболеваний. Выделены механизмы, посредством которых ХС/ГС могут противодействовать развитию тендовагинита: ингибирование эффектов провоспалительных цитокинов, в частности интерлейкина (ИЛ) 1, ИЛ8, γ-интерферона, фактора некроза опухолей α, а также воспалительного белка макрофагов MCP1, инфламмасомы NLRP3, сигнальных путей NF-κB и JAK/STAT, О-глюкозаминирования белков протеома. До настоящего времени не проводилось рандомизированных клинических или когортных (неинтервенционных) исследований эффектов ХС/ГС у пациентов с тендовагинитом и коморбидными заболеваниями. Однако в доклинических исследованиях ГС и ХС при лечении тендинопатий проявляли обезболивающие свойства, уменьшали хроническое воспаление, отек, улучшали вызревание коллагеновых пучков и, следовательно, механические свойства соединительной ткани сухожилий и связок.
Заключение. Результаты экспериментальных и клинических исследований указывают на перспективность использования при тендовагините препаратов ХС/ГС на основе фармацевтических субстанций с высокой степенью стандартизации.
Ключевые слова
Об авторах
И. Ю. ТоршинРоссия
Россия, 119333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2
Россия, 119234, Москва, Ленинские горы, 1
О. А. Громова
Россия
Россия, 119333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2
Россия, 119234, Москва, Ленинские горы, 1
А. М. Лила
Россия
Россия, 115522, Москва, Каширское шоссе, 34А
Россия, 125993, Москва, ул. Баррикадная, 2/1, стр. 1
О. А. Лиманова
Россия
Россия, 119234, Москва, Ленинские горы, 1
Россия, 153012, Иваново, Шереметевский просп., 8
Список литературы
1. Арьков ВВ, Бадтиева ВА, Семенова ЕС. Этапная реабилитация пациентов с травмами голеностопного сустава. Методические рекомендации (пособие для врачей). Москва: Клиника спортивной медицины ГбуЗ «Московский научно-практический центр медицинской реабилитации, восстановительной и спортивной медицины департамента здравоохранения города Москвы»; 2015. 31 с.
2. Громова ОА, Торшин ИЮ, Лила АМ и др. Хемореактомный анализ антитромботических эффектов глюкозамина сульфата и нестероидных противовоспалительных препаратов. Современная ревматология. 2019;13(1):129–34. doi: 10.14412/1996-7012-2019-1-129-134
3. Торшин ИЮ, Громова ОА, Лила АМ и др. Результаты постгеномного анализа молекулы глюкозамина сульфата указывают на перспективы лечения коморбидных заболеваний. Современная ревматология. 2018;12(4):129-36. doi: 10.14412/1996-7012-2018-4-129-136
4. Громова ОА, Торшин ИЮ, Лила АМ, Громов АН. Молекулярные механизмы глюкозамина сульфата при лечении дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов и позвоночника: результаты протеомного анализа. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2018;10(2):38-44. doi: 10.14412/2074-2711-2018-2-38-44
5. Громова ОА, Торшин ИЮ, Лила АМ и др. Молекулярные механизмы миопротективного действия хондроитина сульфата и глюкозамина сульфата при саркопении. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2019;11(1):117-24. doi: 10.14412/2074-2711-2019-1-117-124
6. Лила АМ, Громова ОА, Торшин ИЮ и др. Молекулярные эффекты хондрогарда при остеоартрите и грыжах межпозвоночного диска. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2017;9(3):88–97. doi: 10.14412/2074-2711-2017-3-88-97
7. Torshin IYu, Rudakov KV. Combinatorial analysis of the solvability properties of the problems of recognition and completeness of algorithmic models. Part 2: metric approach within the framework of the theory of classification of feature values. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Mathematical Theory and Applications). 2017;27(2):184-99.
8. Torshin IYu. Optimal Dictionaries output information based on the criterion of Solvability and their applications in Bioinformatics. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Mathematical Theory and Applications). 2013; 23(2):319-27.
9. Torshin IYu, Rudakov KV. On metric spaces arising during formalization of recognition and classification problems. Part 1: properties of compactness. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Mathematical Theory and Applications). 2016;26(2):274.
10. Torshin IYu, Rudakov KV. On metric spaces arising during formalization of problems of recognition and classification. Part 2: density properties. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Mathematical Theory and Applications). 2016;26(3):483-96.
11. Zitnik M, Sosivc R, Maheshwari S, Leskovec J. BioSNAP Datasets: Stanford Biomedical Network Dataset Collection, Aug 2018. http://snap.stanford.edu/biodata
12. The Gene Ontology Consortium. The Gene Ontology Resource: 20 years and still GOing strong. Nucleic Acids Res. 2019 Jan 8;47(D1): D330-D338. doi: 10.1093/nar/gky1055.
13. Громова ОА, Торшин ИЮ. Витамин D. Смена парадигмы. Москва: ГЭОТАРМедиа; 2017. 568 с.
14. Simner PJ, Hyle EP, Buckwalter SP, et al. Tenosynovitis caused by a novel nontuberculous Mycobacterium species initially misidentified as a member of the Mycobacterium tuberculosis complex. J Clin Microbiol. 2014 Dec;52(12): 4414-8. doi: 10.1128/JCM.00967-14. Epub 2014 Sep 24.
15. Громова ОА, Торшин ИЮ, Семенов ВА и др. О неврологических ролях хондроитина сульфата и глюкозамина сульфата: систематический анализ. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2019;11(3):137–43. doi: 10.14412/2074-2711-2019-3-137-143.
16. Morita W, Dakin SG, Snelling SJB, Carr AJ. Cytokines in tendon disease: A Systematic Review. Bone Joint Res. 2017 Dec;6(12): 656-664. doi: 10.1302/2046-3758.612.BJR-2017-0112.R1.
17. Mobasheri A, Shakibaei M. Is tendinitis an inflammatory disease initiated and driven by pro-inflammatory cytokines such as interleukin 1beta? Histol Histopathol. 2013 Aug;28(8):955-64. doi: 10.14670/HH-28.955. Epub 2013 Mar 6.
18. Chen Q, Zhou J, Zhang B, et al. Cyclic Stretching Exacerbates Tendinitis by Enhancing NLRP3 Inflammasome Activity via F-Actin Depolymerization. Inflammation. 2018 Oct;41(5): 1731-1743. doi: 10.1007/s10753-018-0816-5.
19. Eskildsen SM, Berkoff DJ, Kallianos SA, Weinhold PS. The use of an IL1-receptor antagonist to reverse the changes associated with established tendinopathy in a rat model. Scand J Med Sci Sports. 2019 Jan;29(1):82-88. doi: 10.1111/sms.13310. Epub 2018 Oct 15.
20. Wang Y, He G, Tang H, et al. Aspirin inhibits inflammation and scar formation in the injury tendon healing through regulating JNK/STAT-3 signalling pathway. Cell Prolif. 2019 Jul;52(4):e12650. doi: 10.1111/cpr.12650. Epub 2019 Jun 21.
21. Grzanna MW, Au RY, Au AY, et al. Avocado/Soybean Unsaponifiables, Glucosamine and Chondroitin Sulfate Combination Inhibits Proinflammatory COX-2 Expression and Prostaglandin E2 Production in TendonDerived Cells. J Med Food. 2020 Feb;23(2): 139-146. doi: 10.1089/jmf.2019.0022. Epub 2019 Sep 5.
22. Hua J, Sakamoto K, Kikukawa T, et al. Evaluation of the suppressive actions of glucosamine on the interleukin-1beta-mediated activation of synoviocytes. Inflamm Res. 2007 Oct;56(10):432-8. doi: 10.1007/s00011-007-7020-7.
23. Jiang L, Jin Y, Wang H, et al. Glucosamine protects nucleus pulposus cells and induces autophagy via the mTOR-dependent pathway. J Orthop Res. 2014 Nov;32(11):1532-42. doi: 10.1002/jor.22699. Epub 2014 Aug 2.
24. Chiu HW, Li LH, Hsieh CY, et al. Glucosamine inhibits IL-1beta expression by preserving mitochondrial integrity and disrupting assembly of the NLRP3 inflammasome. Sci Rep. 2019 Apr 3;9(1):5603. doi: 10.1038/s41598-019-42130-z.
25. Someya A, Ikegami T, Sakamoto K, Nagaoka I. Glucosamine Downregulates the IL-1betaInduced Expression of Proinflammatory Cytokine Genes in Human Synovial MH7A Cells by O-GlcNAc Modification-Dependent and -Independent Mechanisms. PLoS One. 2016 Oct 24;11(10):e0165158. doi: 10.1371/journal.pone.0165158.eCollection 2016.
26. Gouze JN, Gouze E, Popp MP, et al. Exogenous glucosamine globally protects chondrocytes from the arthritogenic effects of IL-1beta. Arthritis Res Ther. 2006;8(6):R173. doi: 10.1186/ar2082.
27. McHugh J. Targeting NF-kappaB in tendinopathy. Nat Rev Rheumatol. 2019 May;15(5):251. doi: 10.1038/s41584-019-0206-x.
28. Dakin SG, Newton J, Martinez FO, et al. Chronic inflammation is a feature of Achilles tendinopathy and rupture. Br J Sports Med. 2018 Mar;52(6):359-367. doi: 10.1136/bjsports-2017-098161. Epub 2017 Nov 8.
29. Akbar M, Gilchrist DS, Kitson SM, et al. Targeting danger molecules in tendinopathy: the HMGB1/TLR4 axis. RMD Open. 2017 Jul 28;3(2):e000456. doi: 10.1136/rmdopen-2017-000456. eCollection 2017.
30. Li K, Deng G, Deng Y, et al. High cholesterol inhibits tendon-related gene expressions in tendon-derived stem cells through reactive oxygen species-activated nuclear factor-kappaB signaling. J Cell Physiol. 2019 Aug;234(10): 18017-18028. doi: 10.1002/jcp.28433. Epub 2019 Mar 1.
31. Abraham AC, Shah SA, Golman M, et al. Targeting the NF-kappaB signaling pathway in chronic tendon disease. Sci Transl Med. 2019 Feb 27;11(481). pii: 11/481/eaav4319. doi: 10.1126/scitranslmed.aav4319.
32. Tan GK, Tabata Y. Chondroitin-6-sulfate attenuates inflammatory responses in murine macrophages via suppression of NF-kappaB nuclear translocation. Acta Biomater. 2014 Jun; 10(6):2684-92. doi: 10.1016/j.actbio.2014.02.025. Epub 2014 Feb 21.
33. Stabler TV, Huang Z, Montell E, et al. Chondroitin sulphate inhibits NF-kappaB activity induced by interaction of pathogenic and damage associated molecules. Osteoarthritis Cartilage. 2017 Jan;25(1):166-174. doi: 10.1016/j.joca.2016.08.012. Epub 2016 Sep 7.
34. Rafi MM, Yadav PN, Rossi AO. Glucosamine inhibits LPS-induced COX-2 and iNOS expression in mouse macrophage cells (RAW 264.7) by inhibition of p38-MAP kinase and transcription factor NF-kappaB. Mol Nutr Food Res. 2007 May;51(5):587-93. doi: 10.1002/mnfr.200600226.
35. Kim JA, Ahn BN, Kong CS, Kim SK. Antiinflammatory action of sulfated glucosamine on cytokine regulation in LPS-activated PMA-differentiated THP-1 macrophages. Inflamm Res. 2011 Dec;60(12):1131-8. doi: 10.1007/s00011-011-0377-7. Epub 2011 Aug 30.
36. Bak YK, Lampe JW, Sung MK. Effects of dietary supplementation of glucosamine sulfate on intestinal inflammation in a mouse model of experimental colitis. J Gastroenterol Hepatol. 2014 May;29(5):957-63. doi: 10.1111/jgh.12485.
37. Wu YL, Lin AH, Chen CH, et al. Glucosamine attenuates cigarette smoke-induced lung inflammation by inhibiting ROS-sensitive inflammatory signaling. Free Radic Biol Med. 2014 Apr;69:208-18. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2014.01.026. Epub 2014 Jan 28.
38. Azuma K, Osaki T, Wakuda T, et al. Suppressive effects of N-acetyl-D-glucosamine on rheumatoid arthritis mouse models. Inflammation. 2012 Aug;35(4):1462-5. doi: 10.1007/s10753-012-9459-0.
39. Shin JA, Hwang JS, Kim SY, et al. A novel glucosamine derivative exerts anti-inflammatory actions via inhibition of nuclear factor-kappaB. Neurosci Lett. 2013 Aug 29;550:162-7. doi: 10.1016/j.neulet.2013.06.053. Epub 2013 Jul 3.
40. Ramakrishnan P, Clark PM, Mason DE, et al. Activation of the transcriptional function of the NF-kappaB protein c-Rel by O-GlcNAc glycosylation. Sci Signal. 2013 Aug 27;6(290):ra75. doi: 10.1126/scisignal.2004097.
41. Schoenenberger AD, Foolen J, Moor P, et al. Substrate fiber alignment mediates tendon cell response to inflammatory signaling. Acta Biomater. 2018 Apr 15;71:306-317. doi: 10.1016/j.actbio.2018.03.004. Epub 2018 Mar 10.
42. Riley GP, Harrall RL, Constant CR, et al. Glycosaminoglycans of human rotator cuff tendons: changes with age and in chronic rotator cuff tendinitis. Ann Rheum Dis. 1994 Jun; 53(6):367-76. doi: 10.1136/ard.53.6.367.
43. Wu PT, Su WR, Li CL, et al. Inhibition of CD44 induces apoptosis, inflammation, and matrix metalloproteinase expression in tendinopathy. J Biol Chem. 2019 Dec 27;294(52): 20177-20184. doi: 10.1074/jbc.RA119.009675. Epub 2019 Nov 15.
44. Bartus K, James ND, Didangelos A, et al. Large-scale chondroitin sulfate proteoglycan digestion with chondroitinase gene therapy leads to reduced pathology and modulates macrophage phenotype following spinal cord contusion injury. J Neurosci. 2014 Apr 2; 34(14):4822-36. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4369-13.2014.
45. Hua J, Sakamoto K, Nagaoka I. Inhibitory actions of glucosamine, a therapeutic agent for osteoarthritis, on the functions of neutrophils. J Leukoc Biol. 2002 Apr;71(4):632-40.
46. Chen JT, Chen CH, Horng CT, et al. Glucosamine sulfate inhibits proinflammatory cytokine-induced icam-1 production in human conjunctival cells in vitro. J Ocul Pharmacol Ther. 2006 Dec;22(6):402-16. doi: 10.1089/jop.2006.22.402.
47. Chen JT, Chen PL, Chang YH, et al. Glucosamine sulfate inhibits leukocyte adhesion in response to cytokine stimulation of retinal pigment epithelial cells in vitro. Exp Eye Res. 2006 Nov;83(5):1052-62. doi: 10.1016/j.exer.2006.05.010. Epub 2006 Jul 5.
48. Chen JT, Liang JB, Chou CL, et al. Glucosamine sulfate inhibits TNF-alpha and IFN-gamma-induced production of ICAM-1 in human retinal pigment epithelial cells in vitro. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2006 Feb;47(2): 664-72. doi: 10.1167/iovs.05-1008.
49. Imagawa K, de Andres MC, Hashimoto K, et al. The epigenetic effect of glucosamine and a nuclear factor-kappa B (NF-κB) inhibitor on primary human chondrocytes-implications for osteoarthritis. Biochem Biophys Res Commun. 2011 Feb 18;405(3):362-7. doi: 10.1016/j.bbrc.2011.01.007. Epub 2011 Jan 8.
50. Fusini F, Bisicchia S, Bottegoni C, et al. Nutraceutical supplement in the management of tendinopathies: a systematic review. Muscles Ligaments Tendons J. 2016 May 19;6(1):48-57. doi: 10.11138/mltj/2016.6.1.048. eCollection 2016 Jan-Mar.
51. Государственная фармакопея Российской Федерации. 14-е изд. Том 1. Москва; 2018.
Рецензия
Для цитирования:
Торшин ИЮ, Громова ОА, Лила АМ, Лиманова ОА. Систематический анализ молекулярной патофизиологии тендовагинита: перспективность применения хондроитина сульфата и глюкозамина сульфата. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2020;12(2):64-71. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2020-2-64-71
For citation:
Torshin IY, Gromova OA, Lila AM, Limanova OA. Systematic analysis of the molecular pathophysiology of tenosynovitis: promise for using chondroitin sulfate and glucosamine sulfate. Nevrologiya, neiropsikhiatriya, psikhosomatika = Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2020;12(2):64-71. (In Russ.) https://doi.org/10.14412/2074-2711-2020-2-64-71