MHC/class-II-positive cells inhibit corticosterone of adrenal gland cells in experimental arthritis: a role for IL-1β, IL-18, and the inflammasome

In experimental arthritis, glucocorticoid secretion is inadequate relative to inflammation. We hypothesized that IL-1 is a key factor for inadequate glucocorticoid secretion in arthritic rats. Collagen type II-induced arthritis (CIA) in DA rats was the model to study effects of IL-1 on adrenal function. In the CIA model, an increase of intraadrenal MHCII-positive cells was observed. MHCII-positive cells or bone marrow-derived dendritic cells inhibited glucocorticoid secretion of adrenal gland cells. IL-1, but also IL-18 and the inflammasome were critical in glucocorticoid inhibition. Arthritic compared to control adrenal gland cells produced higher amounts of CXC chemokines from MHCII+ adrenal cells, particularly CINC-2, which is strongly dependent on presence of IL-1. In CIA, macrophages and/or dendritic cells inhibit glucocorticoid secretion via IL-1 in adrenal glands. These findings show that activated macrophages and/or dendritic cells inhibit glucocorticoid secretion in experimental arthritis and that IL-1 beta is a decisive factor

Arthritis and cholinergic transition of sympathetic nerve fibers

Fragestellung. Die Dichte von sympathischen Nervenfasern, welche über die Expression von Tyrosin-hydroxylase (TH, Schlüsselenzym der Katecholaminbiosynthese) analysiert wird, ist bei Arthritis im entzündeten Gewebe erniedrigt. Allerdings ist bekannt, dass sympathische Nervenfasern unter bestimmten Bedingungen, wie sie beispielsweise während der Innervierung von sich entwickelnden Schweißdrüsen oder im Periost herrschen, ihren Phänotyp von katecholaminerg hin zu cholinerg umwandeln können. Folglich könnte der beobachtete Verlust an sympathischen Nervenfasern bei Arthritis tatsächlich am Verlust von TH selbst liegen. Ziel dieser Studie war es, eine mögliche katecholaminerg-zu-cholinerge Umwandlung sympathischer Nervenfasern im Synovialgewebe von Mäusen mit Kollagen-Typ-II- induzierter Arthritis (CIA) und Patienten mit rheumatoider Arthritis (RA) und Osteoarthritis (OA) zu untersuchen. Weiterhin sollte ein möglicher, die Umwandlung auslösender Faktor gefunden werden. Methoden. Nervenfasern in Gewebeproben von Patienten mit RA und OA und auch in Gewebeproben von Mäusen wurden mittels Immunfluoreszenz gegen TH (katecholaminerg), den vesikulären Acetylcholin Transporter (cholinerg), und vasointestinales Peptid (cholinerg) analysiert. In-vitro Kokultur-Experimente mit sympathischen Ganglien und Lymphozyten oder Osteoklasten-Vorläuferzellen (OCPs) wurden entwickelt, um Faktoren einer möglichen katecholaminerg-zu-cholinergen Umwandlung zu finden. Des Weiteren wurden auch das Gen-Expressionsmuster und das Proteom der OCPs untersucht. Ergebnisse. In Mauspfoten wurde am Tag 35 nach Immunisierung eine erhöhte Dichte an cholinergen Fasern relativ zu katecholaminergen Fasern festgestellt, wobei diese Fasern fast ausschließlich in gesunder gelenknaher Haut oder im Muskel und nicht im entzündlichen Synovialgewebe lokalisiert waren. Beim Menschen wurden cholinerge Fasern häufiger im weniger entzündeten OA Synovialgewebe als im hochentzündlichen RA Synovialgewebe gefunden. In Kokultur-Experimenten mit sympathischen Ganglien lösten OCPs, welche aus gesunden nicht aber aus arthritischen Tieren gewonnen wurden, eine katecholaminerg-zu-cholinerge Umwandlung aus. Eine Analyse des Transkriptoms von OCPs aus gesunden Kontrolltieren mittels Microarray deutete auf leukemia inhibitory factor (LIF) als möglichen Faktor für die Umwandlung hin. Dies wurde in Experimenten mit sympathischen Ganglien besonders in Gegenwart von Progesteron bestätigt. Ferner zeigten die Analysen der Genexpression und des Proteoms der OCPs aus gesunden Mäusen eine Erhöhung von oncostatin M (OSM) neben Genen und Proteinen, die im Zusammenhang mit der Extrazellulärmatrix stehen, während bei Zellen aus arthritischen Mäusen proinflammatorische Zytokine erhöht waren. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Studie sind kürzlich veröffentlicht worden (Stangl et al., 2015). Zusammenfassung. Beim Menschen und in der Maus geschieht die katecholaminerg-zu-cholinerge Umwandlung sympathischer Nervenfasern in wenig entzündetem Gewebe und nicht im hochentzündlichen Gewebe oder unter entzündlichen Bedingungen in-vitro. Unter gesunden Bedingungen könnten cholinerge sympathische Nervenfasern den kürzlich beschriebenen cholinergen, anti-inflammatorisch wirkenden Einfluss unterstützen

Predominance of synovial sensory nerve fibers in arthrofibrosis following total knee arthroplasty compared to osteoarthritis of the knee

Background: So far, there exists no golden standard for the treatment of arthrofibrosis (AF) following total knee arthroplasty (TKA). Although pain is a hallmark of AF, nociceptive nerve fibers have never been investigated in affected joint tissue. Methods: A total of 24 patients with osteoarthritis (OA) of the knee (n = 12) and post-TKA AF of the knee (n = 12) were included. Along evaluation of typical clinical signs and symptoms by using the Knee Society Clinical Rating System (KSS), the Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS), and the Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC index), the innervation of joint tissue was studied by semiquantitative immunofluorescence of nerve fibers. Results: Patients with AF compared to OA had a lower KSS and lower KOOS. In all compartments (anterior, medial, and lateral recesses), the density of synovial sympathetic nerve fibers was significantly higher in OA compared to AF, which was also true for the density of sensory nerve fibers in the medial and lateral recesses. In synovial tissue of the anterior recess of patients with AF compared to OA, the density of nociceptive sensory nerve fibers was significantly higher relative to sympathetic nerve fibers. This was similarly observed in the neighboring infrapatellar fat pad of the knee. Conclusions: Similar as in many painful musculoskeletal diseases, this study indicates that patients with arthrofibrosis of the knee after TKA demonstrate a preponderance of profibrotic sensory nerve fibers over antifibrotic sympathetic nerve fibers. This could serve as a starting point for AF therapy with specific antifibrotic pain medication or regional anesthetic techniques