Estimulación mecánica de células condrocíticas SW1353 con niveles fisiológicos y patológicos de esfuerzo cortante

ABSTRACT Osteoarthritis is a global musculoskeletal disease, with no disease-modifying drugs, leaving only analgesia and ultimately surgery to reduce pain and disability, affecting up to 80% of people older than 65 years old. There are strong functional interactions among the cartilage, synovium, and subchondral bone, leading to cartilage damage when mechanical loading is excessive chronic or repetitive, by inducing the expression of proinflammatory cytokines, and matrix metalloproteinases. PAR2 has recently been identified as a novel upstream mediator of catabolic events in the osteoarthritic chondrocytes, where its expression is enhanced, but the mechanism by which it promotes osteoarthritis has yet to be clarified. This protein is activated through the cleavage of the N-terminal domain, which can be mimicked by addition of a SLIGKV external peptide and also inhibited by using antibodies that avoid the cleavage. Fluid shear stress onto cell culture has been previously reported as good model of osteoarthritic in vitro studies, inducing the expression of COX2 which through PGE2 produces an increase of proinflammatory cytokines and matrix metalloproteinases, and also the inhibition of PAR2 signal transduction by decreasing PAR2 surface expression by a still unknown mechanism. To gain a deeper understanding of the role of PAR2 as one of the important factors in osteoarthritis, PAR2 protein levels and its location, as well as its gene expression and other important markers were studied in SW1353 chondrocyte-like cells in response to the different types and intensities of fluid shear stress. Results could suggest a direct relation between PAR2 and osteoarthritis, whose protein levels might be dependent on the type and intensity of flow. It was also found that PAR2 was internalized after FSS, suggesting that it could be in response to PGE2. Furthermore, the effect of PAR2 activation and inhibition on the gene expression of other important pathways was also investigated. RESUMEN La osteoartritis (o artrosis) es una enfermedad musculoesquelética, que afecta hasta el 80% de la población mayor de 65 años, para la cual no hay ningún tratamiento curativo basado en fármacos, utilizándose únicamente analgésicos para aliviar el dolor, y la cirugía como última opción. Existen fuertes interacciones entre el cartílago, el liquido sinovial, y el hueso subcondral, que hacen que cuando la carga mecánica es excesiva o crónica, se induzca la expresión de citoquinas proinflamatorias y metaloproteasas de la matriz, que producen daño en el cartílago. PAR2, gen cuya expresión aumenta en la osteoartritis, ha sido identificado recientemente como un nuevo mediador de los eventos catalíticos de la enfermedad, cuyo mecanismo de acción se desconoce. La proteína que codifica, es activada a través del corte de su dominio N-terminal, lo que puede ser imitado por la adición de un péptido externo SLIGKV, o puede ser inhibido usando anticuerpos que impidan la rotura. El uso de un esfuerzo cortante generado por fluido, sobre un cultivo celular, ha demostrado ser un buen modelo para el estudio in vitro de la osteoartritis, induciendo la expresión de COX2, que a través de PGE2 produce un incremento de citoquinas proinflamatorias y metaloproteinasas de la matriz, así como la inhibición de la señal de transducción de PAR2, reduciendo su expresión en la membrana por un mecanismo que se desconoce. Con el objetivo de conocer mejor el papel que juega PAR2, como uno de los factores importantes, en la osteoartritis, sus niveles de expresión proteica y localización, así como su expresión génica y la de otros marcadores importantes, fueron estudiados en células condrocíticas SW1353 en respuesta a diferentes tipos e intensidades de esfuerzos de corte generados por fluido. Los resultados sugieren que puede tratarse de una relación directa entre PAR2 y osteoartritis, siendo la cantidad de proteína PAR2 dependiente del tipo e intensidad del flujo. También se observó que PAR2 aparecía internalizado después del esfuerzo de corte, sugiriendo que podría ser en respuesta a PGE2. Además, también se investigó el efecto de la activación y la inhibición de PAR2 sobre la expresión génica en otras rutas importantes para la osteoartritis