De ovan nämnda immunologiska händelserna i artritens patogenes erbjuder också många lovande mål för terapeutisk intervention (figurerna 2 och 3). Vi rekommenderar att man överväger att testa dessa och andra skräddarsydda immunparametrar vid sidan av olika biokemiska och farmakologiska parametrar för att utvärdera verkningsmekanismerna hos växtbaserade CAM-produkter. De växtbaserade CAM-produkter som visas i tabell 1 är representativa för dem som testats med avseende på modulering av immunologiska händelser som bidrar till deras antiartritiska aktivitet in vivo i experimentella artritmodeller. Det är förståeligt att det finns flera andra naturprodukter som har antiartritisk aktivitet, men deras effekter på immunsystemet har ännu inte testats. Med tanke på att denna artikel handlar om immunmodulering har vi uteslutit de flesta av dessa produkter från tabell 1.

2. Reumatoid artrit

RA är vanligt förekommande (0,8 %) i hela världen och drabbar alla raser . Kvinnor drabbas ungefär tre gånger oftare än män. Debutåldern ligger mellan slutet av tjugoårsåldern och början av femtioårsåldern, men ingen ålder är immun mot sjukdomen. Hos barn och unga vuxna yttrar sig sjukdomen som juvenil kronisk artrit (JCA). RA är en kronisk multisystemssjukdom som kännetecknas av ihållande inflammatorisk synovit som vanligtvis omfattar perifera leder i en symmetrisk fördelning . Om synovialinflammationen inte kontrolleras kan den leda till broskskador, benerosioner och ankylos i de drabbade lederna. Tvillingstudier och familjestudier tyder på att det finns en genetisk predisposition för RA , och cirka 70 % av patienterna har HLA-DR4- eller -DR1-alleler eller båda. Det exakta autoantigenet för RA har ännu inte identifierats. Kollagen typ II (CII), aggrekan, immunoglobulinbindande protein (BiP) och heat-shock protein 65 (Hsp65) är några av de antigener som har involverats i RA:s patogenes . Som nämnts ovan är NSAIDS den viktigaste behandlingen för en stor del av patienterna med RA. På grund av biverkningar, höga kostnader och begränsad effekt av dessa läkemedel hos många patienter blir det dock alltmer populärt för RA-patienter att använda CAM i USA och andra utvecklade länder.

3. Adjuvant Arthritis: En experimentell modell för RA

AA kan framkallas hos Lewisråttan (RT.1) genom immunisering med värmedödat Mycobacterium tuberculosis (Mtb) (H37Ra) . Sjukdomen yttrar sig som inflammation i tassarna inklusive tasslederna. Tassinflammationen drabbar främst fotlederna, handlederna och de mindre lederna. Den artritiska inflammationen börjar efter 8-10 dagar, når sin kulmen mellan dag 15-17 och genomgår sedan en spontan, gradvis återhämtning under de följande 12-15 dagarna (figur 1). Den primära immunreaktionen i tassens leder är den mononukleära cellinfiltrationen i synovialvävnaden, som om den är okontrollerad kan leda till skador på brosk och ben . Mykobakteriell hsp65 (Bhsp65) har åberopats i patogenesen för AA. Efter Mtb-injektion tas Bhsp65 upp av de regionala dränerande lymfkörtlarna där antigenpresenterande celler (APC) bearbetar och presenterar detta antigen för naiva T-celler (figur 3). De T-celler som bär receptorer som är specifika för epitoper i Bhsp65 aktiveras sedan och prolifererar. Dessa antigenprimerade T-celler lämnar sedan lymfkörtlarna för att hamna i den perifera cirkulationen. Dessa T-celler migrerar sedan från blodkärlen till målorganet, leden, där de utlöser immunpatologin (figur 3). Råttan AA har flera gemensamma drag med mänsklig RA och fungerar därför som en utmärkt modell för RA .

A AA-modellen har i stor utsträckning använts för studier om patogenesen för autoimmun artrit samt för testning av nya naturliga eller syntetiska antiartritiska terapeutiska produkter. En rad olika växtbaserade CAM-produkter har visat sig dämpa sjukdomens svårighetsgrad i AA-modellen för råttor (tabell 1). Dessa örter modulerar olika immunologiska effektor- och regleringsvägar (som diskuteras i detalj nedan) som är involverade i sjukdomsprocessen (figurerna 2 och 3). En annan modell av kronisk inflammation som leder till benförlust har också använts för att undersöka naturprodukters (t.ex. grönt te) roll för att begränsa benskador och benförlust, som åtföljer kronisk artrit .

4. Heat-Shock Proteins (Hsps) Serve as the Target Antigens in Autoimmune Arthritis

Hsps har förknippats med många autoimmuna sjukdomar, t.ex. RA, Crohns sjukdom, MS och systemisk lupus erythematosus (SLE) . Hsps kan också inducera skydd mot artrit . De flesta hsps är akuta stressreaktanter som säkerställer cellöverlevnad under fientliga förhållanden. De är också molekylära chaperoner som är involverade i proteinveckning och andra funktioner för att upprätthålla den strukturella integriteten hos andra proteiner . En T-cellklon som var arthritogen för Lewisråttan visade sig vara specifik för epitopen 180-188 (p180-188) i Bhsp65 . Hos patienter med juvenil kronisk artrit (JCA) fanns det T-cellsreaktivitet mot p180-188 av Bhsp65, liksom mot den delvis homologa determinanten i ledbroskets länkprotein . T-cellerna hos dessa patienter visade också signifikant respons mot humant hsp60 och Bhsp65 , vilket understryker betydelsen av Hsp65 som ett av de viktigaste antigenerna i artritpatogenesen. Andra hsps, inklusive hsp70 och hsp47 har också åberopats i patogenesen av AA . Likheter i immunsvaret mot sjukdomsrelaterade antigener i gnagarmodeller och hos människor har gett användbara insikter i sjukdomspatogenesen.

Det har visats att naturliga växtprodukter som flavonoider och Celastrol kan ändra det cellulära uttrycket av hsps . Dessa observationer är potentiellt av betydelse med tanke på de observerade sjukdomsskyddande effekterna av flavonoider från grönt te och etanolextraktet från Celastrus . Den exakta mekanistiska kopplingen mellan de två observationerna är dock inte helt klarlagd. När det gäller moduleringen av antigenspecifika T-cellers svar på hsps med hjälp av CAM-modaliteter har vi visat att utfodring av Lewisråttor med den kinesiska växtbaserade formeln Huo Luo Xiao Ling (HLXL) dan minskade T-cellernas proliferativa svar på Bhsp65 signifikant, och denna effekt var förknippad med ett undertryckande av artrit. Utfodring av råttor med grönt teextrakt eller Celastrus påverkade däremot inte det proliferativa svaret från T-cellerna på Bhsp65 trots en betydande minskning av svårighetsgraden av AA. Som beskrivs nedan uppvisade dock dessa råttor betydande förändringar i cytokinsvaret på Bhsp65 men utan någon förändring i T-cellsproliferationen, vilket avslöjar en dikotomi av de två immunparametrarna. Till stöd för våra resultat har flera andra naturprodukter (t.ex. quercetin, resveratrol, kaempferol och vineatrol) också rapporterats påverka lymfocyternas proliferativa svar, och de flesta av dem leder till en hämning av det proliferativa svaret . Det rapporteras också att det finns ett samband mellan proliferation och funktion hos lymfocyter som utsätts för naturprodukter som kaemferol.

5. CD4+CD25+ T-regulatoriska celler (Treg) är viktiga för självtolerans och reglering av autoimmunitet

Många typer av regulatoriska T-celler, inklusive Th2, Th3, Treg, NKT-celler och Tr1 har beskrivits . Det senaste tillskottet till gruppen av regulatoriska T-celler är CD4+CD25+ T-regulatoriska celler (Treg) . Treg har framstått som centrala kontrollanter av autoimmunitet i en rad olika experimentella modeller av mänskliga autoimmuna sjukdomar . I djurmodeller kan behandling med CD4+CD25+ T-celler genom adoptiv överföring av celler effektivt fördröja och undertrycka en rad immunologiska sjukdomar som diabetes, kolit och gastrit . Tvärtom leder utarmning av Treg-celler in vivo till tidig initiering och/eller försämring av autoimmun artrit och andra autoimmuna sjukdomar.

Det finns två olika typer av Treg: de ”naturliga Treg” som utvecklats i thymus och de ”adaptiva (inducerade) Treg” som utvecklats i periferin som svar på antigenexponering . Tregs verkningsmekanism inbegriper cellcellskontakt mellan Treg och svarscellerna och kräver aktivering av Treg via T-cellsreceptorn (TCR) . Sekretat TGF-β och IL-10 har föreslagits förmedla suppression av Treg in vivo.

Det finns bevis för en ömsesidig kontroll av differentieringen av T helper 17 (Th17) och Treg. Differentieringen av de proinflammatoriska och patogena Th17-cellerna induceras av den samtidiga närvaron av TGF-β och IL-6, medan enbart närvaron av TGF-β inducerar genereringen av Treg som uttrycker transkriptionsfaktorn Foxp3 .

Under de senaste 5-10 åren har man alltmer insett betydelsen av att bestämma frekvensen och den suppressiva funktionen hos Treg för att utvärdera den autoimmuna sjukdomsprocessen samt bedöma effekten av terapeutiska produkter för olika autoimmuna sjukdomar . Defekter i Treg har rapporterats vid RA , och denna minskade aktivitet hos Treg kan återställas efter framgångsrik behandling, till exempel med anti-TNF-α vid RA . En nyligen genomförd studie inom transplantationsforskningen har visat att dendritiska celler som behandlas med triptolid (som härrör från den kinesiska örten Tripterygium wilfordii) främjar expansionen av Treg in vitro . Förhoppningsvis kommer bedömningen av Tregs antal och funktion att regelbundet ingå i studier som syftar till att definiera verkningsmekanismerna hos olika CAM-modaliteter, inklusive naturliga växtprodukter. Som beskrivits ovan finns det också flera andra typer av regulatoriska T-celler än Treg . Det är troligt att olika CAM-modaliteter kan ha olika effekt på olika undergrupper av regulatoriska T-celler, så att en produkt kan ha en mer uttalad effekt på Treg, medan den andra i stället kan ha en större effekt på regulatoriska celler av typen Th2 eller Tr1.

6. Antikroppar bidrar till patogenesen av autoimmun artrit

Studier i en spontan modell av autoimmun artrit har understrukit betydelsen av antikroppar för att förmedla immunpatologin i denna sjukdom; patologin initieras av T-celler men vidmakthålls därefter av antikroppar . Studier av CIA-modellen på möss har tydligt visat betydelsen av antikroppar mot kollagen typ II (CII) i sjukdomsprocessen . För närvarande finns det dock inte mycket information om den fysiologiska betydelsen av antikroppar mot hsp65 vid AA. Den patogena effekten av anti-Bhsp65-antikroppar vid AA har inte formellt uteslutits. Tvärtom finns det bevis från arbete som utförts av andra forskare och av oss som pekar på att anti-Bhsp65-antikroppar har en skyddande effekt mot AA. I en studie tillskrevs den AA-skyddande effekten av anti-Bhsp65-antikroppar till produktionen av IL-10 från mononukleära celler .

I CIA-modellen har extrakt av grönt te granatäpple , och Taxol visat sig undertrycka artrit, och denna effekt var förknippad med en signifikant minskning av anti-CII-antikroppar. En liknande effekt på den kliniska sjukdomen, de proinflammatoriska cytokinerna och IgG2a i serum rapporterades i en annan studie av CIA efter behandling med curcumin, en huvudkomponent i gurkmeja . Gurkmejaextrakt har också visat sig inducera skydd mot artrit i streptokockcellväggsinducerad artritmodell av RA . I en av våra studier baserade på AA-modellen observerade vi att utfodring med polyfenoliskt extrakt av grönt te till Lewisråttor resulterade i en signifikant minskning av antikroppssvaret mot Bhsp65 . Liknande resultat erhölls med ett traditionellt kinesiskt läkemedel, HLXL, som är en blandning av 11 olika örter . I båda fallen var minskningen av antikroppssvaret förknippad med en motsvarande minskning av artritens svårighetsgrad. Det var dock inte alla antiartritiska örter som testades av oss som orsakade en minskning av antikroppssvaret mot Bhsp65. I en annan studie observerade vi det motsatta då utfodring av Celastrus till Lewisråttor ledde till ett ökat anti-Bhsp65-antikroppssvar trots ett betydande undertryckande av klinisk artrit .

För närvarande har vi ingen ytterligare information för att klargöra skillnaderna i de funktionella egenskaperna hos de undergrupper av antikroppar som främst förändras efter utfodring med olika växtprodukter. Vi föreslår dock att anti-Bhsp65-antikroppar som produceras under förloppet av AA hos Lewisråttor tillhör två huvudkategorier, patogena och skyddande . I detta sammanhang föreslår vi att olika örter är inriktade på olika undergrupper av antikroppar, vilket innebär att minskningen av klinisk artrit kan innebära antingen undertryckande av patogena antikroppar eller förstärkning av skyddande antikroppar, eller båda. Dessutom kan studier av antikroppsmönster med hjälp av en panel av antigener som är riktade mot artrit och andra autoimmuna sjukdomar ge en användbar avläsning av CAM-produkters effekt på sjukdomsprocessen.

7. Reglering av autoimmunitet via T-hjälper (Th1)-/Th2-typ cytokinbalans

Proinflammatoriska cytokiner TNF-α, IL-1β och IL-6 som produceras av makrofager och andra immunceller har en kritisk betydelse för initiering och utbredning av artrit . Bland T-cellerna utsöndrar Th1-cellerna IFN-γ och TNF-α, medan de motreglerande Th2-cellerna utsöndrar IL-4, IL-5, IL-10 och IL-13 . Th1-celler är främst inblandade i patogenesen för vissa organspecifika autoimmuna sjukdomar, medan Th2-celler spelar en viktig roll vid systemisk autoimmunitet. Th1-Th2-balansens roll i regleringen av autoimmunitet har bekräftats genom flera djurmodellstudier. Mottaglighet eller motståndskraft mot sjukdom och skydd mot sjukdom , liksom förbättring av sjukdomen hos RA-patienter var förknippade med en förändring av cytokinbalansen till Th2-typ. Förändringen av Th1/Th2-balansen kan ske antingen genom en minskning av proinflammatoriska cytokiner (t.ex. IFN-γ) eller en ökning av antiinflammatoriska cytokiner (t.ex. IL-4/IL-10), eller båda .

I en studie på CIA visade sig aktivering av Th2-svaret hämma IFN-γ-produktionen samt minska artritens svårighetsgrad . Andra forskare har rapporterat nedmodulering av CIA tillsammans med undertryckande av proinflammatoriska cytokiner (t.ex. TNF-α, IL-1β och IL-6) genom behandling av möss med extrakt av grönt te , granatäpple eller Plectranthus amboinicus . En liknande effekt har observerats in vitro med Moutan cortex . I tre separata studier på AA med hjälp av olika naturliga växtprodukter, nämligen Celastrus , grönt te och HLXL , observerade vi att var och en av dessa tre växtbaserade produkter inducerade ett skydd mot AA kopplat till ett förändrat Th1/Th2-förhållande. Den sistnämnda effekten orsakades främst av en ökning av IL-10 medan IFN-γ förblev oförändrad. Det har också observerats att proinflammatoriska Th1-cytokiner som IFN-γ och TNF-α kan ha dubbla roller som inflammatoriska och immunosuppressiva cytokiner. Man har till exempel observerat att IFN-γ undertrycker inflammation hos AA . Därför måste växtbaserade CAM-inducerade förändringar i nivån av vissa cytokiner med dubbla funktioner utvärderas med försiktighet.

8. T-Helper 17 (Th17)-celler förmedlar inflammation och vävnadsskador vid artrit

Th17-celler utsöndrar IL-17, som har visats vara involverad i inflammatoriska och autoimmuna sjukdomar . Th17-undergruppen av T-celler skiljer sig från Th1- och Th2-celler, och differentieringen av Th17-celler induceras av samtidig exponering för TGF-β och IL-6 . Retinoic acid-related orphan receptor gamma-t (RORγt) är den transkriptionsfaktor som krävs för differentiering av Th17-celler. IFN-γ, IL-2, IL-4 och IL-27 har visat sig hämma Th17-cellernas aktivitet, medan IL-21 och IL-23 är viktiga för klonexpansion och stabilisering (underhåll) av Th17-celler . IL-17 har involverats i patogenesen för autoimmuna sjukdomar, inklusive artrit . Rikliga mängder IL-17 har hittats i synovialvätskan hos RA-patienter . Blockering in vivo av IL-17 med lösliga IL-17-receptorer eller med neutraliserande anti-IL-17-antikroppar kan avsevärt dämpa artrit hos gnagare . Dessutom visade sig möss med brist på IL-17 eller IL-17-receptor vara resistenta mot induktion av CIA.

I föregående avsnitt har vi sammanfattat resultaten av våra tidigare studier som visade att en förskjutning av Th1- till Th2-förhållandet inducerad av naturliga växtprodukter var förknippad med minskad svårighetsgrad av AA hos Lewisråttor . I två av dessa studier testade vi också IL-17-svaret. Viktigt är att utfodring av råttor med grönt te eller HLXL ledde till en betydande minskning av IL-17-svaret. De samtidiga förändringarna i Th1/Th2-förhållandet och IL-17-svaret kulminerade således i en gynnsam antiartritisk aktivitet hos grönt te och HLXL.

9. Chemokiner och adhesionsmolekyler iscensätter migrationen av leukocyter till målorganet vid artrit

Migrationen av lymfocyter, makrofager och andra celler från blodet till lederna iscensätts av definierade interaktioner som förmedlas av chemokiner och adhesionsmolekyler . Kemokiner är kemoattraktiva cytokiner som styr migrationen av leukocyter från blodkärlens lumen till målplatsen för inflammationen i periferin. Uttrycket av kemokiner och deras receptorer påverkas av cytokiner och andra inflammatoriska mediatorer. Ett oreglerat uttryck av kemokiner och/eller deras receptorer kan leda till immunpatologi. Blockering eller neutralisering av dessa molekyler via antagonister eller antikroppar undersöks för behandling av artrit i experimentella modeller och hos RA-patienter . Studier av uttrycksnivåerna för olika kemokiner och adhesionsmolekyler och blockering av dessa biomolekyler med hjälp av lämpliga reagenser kan därför vara ett viktigt verktyg för att definiera verkningsmekanismerna för CAM-produkter som har antiartritisk verkan.

Många växtbaserade produkter har rapporterats modulera uttrycket av specifika kemokiner i olika vävnader, och många av dessa kemokiner är relevanta för trafiken av leukocyter in i lederna vid artrit också. I en av våra studier rapporterade vi en enkel metod för att studera in vivo migrationen av radiomärkta leukocyter in vivo . Vi visade också ett tydligt samband mellan kinetiken för leukocyternas migration genom lederna och känsligheten för AA . Radiomärkningen kan ersättas med ett fluorescerande färgämne vid behov för framtida användning av sådana tester i CAM-studier.

10. Avslutande kommentarer

Denna artikel är inriktad på cellulära och humoral immunologiska effektormekanismer som förmedlar verkan av en mängd olika växtbaserade CAM för behandling av experimentell autoimmun artrit. Naturprodukter kan dock bidra till att undertrycka inflammation och artritprocesser genom att förändra specifika molekylära mediatorer i dessa vägar. Exempelvis har den antiartritiska aktiviteten hos olika föreningar (tepolyfenoler, boswellicsyra, morin etc.) som renats från naturprodukter delvis tillskrivits deras antioxidativa aktivitet och deras verkan på kärnfaktor-kB (NF-kB), cyklooxygenas-2 (COX-2), 5-lipoxygenas (5-LOX) och matrismetalloproteinaser (MMP) (se ). Därför skulle framtida studier av växtbaserade produkter gynnas av att inkludera testparametrar som spänner över patologiska, immunologiska, biokemiska och molekylärbiologirelaterade aspekter av sjukdomsprocessen. När det gäller immunologiska aspekter hoppas vi se fler CAM-studier både in vitro och in vivo om de nyare cytokinerna (t.ex. IL-17/IL-23-axeln) och Treg. Vidare är studiet av genomik och proteomik av CAM representativt för flera moderna forskningsverktyg vars satsning på CAM-forskningen för närvarande pågår. Detta skulle i sin tur inte bara öka djupet och omfattningen av undersökningarna inom KAM-forskningen, utan också utgöra ett gränssnitt där KAM och konventionell medicin skulle kunna finna en gemensam grund för att förstå verkningsmekanismerna hos terapeutiska produkter och deras praktiska användning för patienternas yttersta nytta. Det är ganska svårt att med säkerhet förutsäga vilka naturprodukter eller föreningar som skulle kunna bli framgångsrika terapeutiska medel mot RA. På grundval av de resultat som erhållits från djurmodeller av RA samt beskrivningen av flera immunologiska och molekylära mål för de angivna växtbaserade produkterna anser vi dock att tepolyfenoler, celastrol, triptolid, kurkumin, boswellicsyror och HLXL är lovande kandidater för ytterligare prekliniska och kliniska prövningar av RA.

Acknowledgments

Författarna tackar Hua Yu, Ying-Hua Yang och Steva Komeh-Nkrumah för hjälpsam kritik och förslag samt Siddaraju Nanjundaiah för hans hjälp med det fina konstverket. Detta arbete stöddes av bidrag (R01AT004321, P.I.: KDM, och PO1 AT002605, P.I.: BMB) från National Center for Complementary and Alternative Medicine, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA.