• inflammasoma NLRP3
• interleuchina-1β
• osteoartrosi
• osteoartrosi della mano

RIASSUNTO
Background: L’osteoartrosi (OA) della mano, tipica espressione della malattia nella sua forma primaria, racchiude un eterogeneo gruppo di “affezioni", tra cui l'Osteoartrosi Erosiva (OAE), definita dalla presenza di peculiari caratteristiche radiologiche, quali le erosioni centrali delle articolazioni interfalangee prossimali e distali e da una spiccata componente flogistica. L'Interleuchina (IL)-1β svolge un ruolo chiave nella patogenesi dell'OA, stimolando il rilascio da parte dei condrociti dei principali enzimi responsabili del catabolismo cartilagineo e inibendo la produzione dei componenti della matrice extracellulare. L'IL-1β è sintetizzata come precursore inattivo e la sua attivazione avviene ad opera del complesso "Inflammosoma", la cui variante più conosciuta è rappresentata dall'Inflammasoma NLRP3. Negli ultimi anni, diversi studi si sono focalizzati sul ruolo dell'NLRP3 nelle malattie autoinfiammatorie e autoimmuni, mentre pochi hanno indagato il suo possibile coinvolgimento nella patogenesi dell'OA.
Scopo del lavoro: Scopo del nostro studio è stato quello di valutare il possibile ruolo dell'IL-1β e del complesso dell'Inflammosoma NLRP3 in un gruppo di pazienti affetti da OAE e in un gruppo di pazienti con OA nodale (OAN) della mano, in comparazione con un gruppo di soggetti sani. In particolare, abbiamo analizzato l'espressione genica dell'IL-1β e dell'NLRP3, i livelli proteici dell'NLRP3 e le concentrazioni sieriche dell'IL-1β e di altre citochine pro-infiammatorie (IL-6, IL-17 e TNF-α) dimostrate implicate nella patogenesi dell'OA. Infine, abbiamo valutato le possibili correlazioni tra l'IL-1β e l'NLRP3 e parametri clinici, di laboratorio e radiologici dei pazienti in studio.
Materiali e metodi: Nel nostro studio venivano inclusi 54 pazienti affetti da OA della mano, secondo i criteri ACR, di cui 25 con OAE e 29 con OAN e un gruppo di 20 soggetti sani comparabili per sesso ed età. L'espressione genica dell'IL-1β e dell'NLRP3 e i livelli proteici dell'NLRP3 venivano valutati nelle cellule mononucleate, derivate dal sangue periferico dei pazienti. L'espressione genica veniva quantificata tramite real-time PCR quantitativa, mentre il Western Blot permetteva la determinazione dei livelli proteici dell'NLRP3. La concentrazione sierica dell'IL-1β, IL-6, IL-17 e TNF-α veniva valutata tramite test ELISA.
Il test di Mann-Whitney e il test di Fisher venivano utilizzati per analizzare le differenze tra variabili continue; le correlazioni tra le diverse variabili cliniche e laboratoristiche sono state effettuate tramite il test di Pearson; valori di p<0,05 sono stati considerati significativi.
Risultati: I livelli serici di IL-1β, non mostravano differenze significative tra i tre gruppi in studio, mentre l’espressione genica dell’IL-1β risultava significativamente più bassa (p=0,0263) nei pazienti con OAE, rispetto al gruppo di controllo. Nella valutazione dell'espressione genica dell'NLRP3, non si apprezzavano differenze significative tra i tre gruppi, mentre i livelli proteici dell'NLRP3 risultavano significativamente più elevati (p=0,0063) nei pazienti con OAN, rispetto ai controlli. Inoltre, i livelli proteici dell'NLRP3 risultavano significativamente maggiori (p=0,0038) nei pazienti affetti da OAN, rispetto ai pazienti con OAE. I livelli sierici dell'IL-6, IL-17A e TNF-α risultavano al di sotto della soglia minima rilevabile dal test ELISA in tutti i campioni analizzati. Lo studio delle correlazioni evidenziava una correlazione negativa, statisticamente significativa, tra le concentrazioni seriche di IL-1β e il grado radiologico, secondo Kellgren e Lawrence, nell'intera popolazione studiata (r=-0,446;p=0,0008) e nel gruppo di pazienti con OAN (r=-0,608;p=0,004). Infine, l'espressione genica dell'IL-1β correlava positivamente, in maniera statisticamente significativa, con il numero di articolazioni tumefatte della mano nel gruppo di pazienti con OAE (r=0,512;p=0,011).
Conclusioni: Il nostro studio, mostrando bassi valori sia dei livelli sierici, sia dell'espressione genica dell’IL-1β in pazienti affetti da OAE e OAN, supporta l’ipotesi di un meccanismo indipendente dall’IL-1 nello sviluppo del processo di degradazione cartilaginea e dell’infiammazione nell’OA della mano. Inoltre, la bassa espressione proteica dell’NLRP3 riscontrata nei soggetti con OAE, rispetto ai pazienti con OAN e ai controlli, ci induce ad ipotizzare un ruolo, non così centrale, dell’NLRP3 nella patogenesi dell’OAE.

ABSTRACT
Background: Osteoarthritis of the hand (HOA) is a relatively common form of osteoarthritis (OA). Though less common than non-erosive HOA (NEHOA), erosive HOA (EHOA) is characterized by preminent inflammatory features and greater disability. There is much speculation as to whether inflammatory pathways play a role in the pathophysiology of EHOA. IL-1β plays a crucial role in the pathogenesis of OA leading to the release of cartilage degrading enzymes such as metalloproteinases and aggrecanases from chondrocytes and inhibiting the production of extracellular matrix. IL-1β is synthesized as an inactive precursor which requires the intervention of a large cytosolic multi-protein complexes, named inflammasomes for its activation.
Objective: The aim of this study was to investigate the role of IL-1β and the NLRP3 inflammasome in patients with EHOA and NEHOA in comparison to healthy controls. In particular, we evaluated the gene expression of NLRP3 and IL-1β, the serum levels of IL-1β, IL-6, IL-17 and TNF-α and the protein levels of NLRP3. We also assessed the relationships between IL-1β and NLRP3 and other clinical, laboratory and radiological parameters studied in EHOA and NEHOA patients.
Patients and Methods: fifty-four patients with HOA, 25 with EHOA and 29 with NEHOA, and a control group of 20 healthy subjects were included in the current study. Blood samples from each subject were collected. Peripheral blood mononuclear cell (PBMC) expression of NLRP3 and IL-1β mRNA was quantified across the study subgroups by quantitative real-time PCR and NLRP3 PBMCs protein levels by Western Blot. IL-1β, IL-6, IL-17 and Tumor Necrosis Factor (TNF)-α serum levels were determined by ELISA.
Results: Significantly lower IL1-β gene expression was observed in the EHOA patient group compared to healthy controls (p=0.0263). NLRP3 protein levels were significantly elevated in the NEHOA group versus controls (p=0.0063) and EHOA groups (p=0.0038). IL-1β concentration was not significantly different across the groups; IL-6, IL-17 and TNF-α were not detectable in any sample. IL-1β concentration was negatively correlated with Kellgren-Lawrence score in the whole population (r= -0.446; p=0.0008) and in the NEHOA (r= -0.608; p=0.004), while IL-1β gene expression was positively correlated with the number of hand joint swellings in the EHOA group (r=0.512; p=0.011).
Conclusions: Low IL-1β serum concentration and gene expression in EHOA patients in particular, suggest that the mechanism involved in cartilage degradation and inflammation is independent of IL-1 pathways. Lower NLRP3 protein expression in EHOA patients, compared to NEHOA and controls, suggest NLRP3 is also not critical in the pathogenesis of EHOA.