Skip to main content
Erschienen in: Journal of Bone and Mineral Metabolism 1/2019

15.10.2018 | Invited Review

Clinical immunity in bone and joints

verfasst von: Yoshiya Tanaka

Erschienen in: Journal of Bone and Mineral Metabolism | Ausgabe 1/2019

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

The immune system and bone metabolism influence each other. An imbalance in the immune system, resulting in inflammatory stimuli may induce an imbalance in bone turnover via induction of osteoclast differentiation and inhibition of osteoblast differentiation, leading to various pathological conditions including osteoporosis. T-cell subsets, helper T (Th)1 and Th17, which activate the immune system, induce osteoclasts, whereas regulatory T (Treg) cells, responsible for immunosuppression, inhibit osteoclastic differentiation. In addition, inflammatory cytokines, such as the tumor necrosis factor (TNF), also cause an imbalance in bone turnover, induction of osteoclasts and inhibition of osteoblasts. Treatments targeting the immune system may regulate abnormalities in bone metabolism, while also controlling immune abnormalities. In rheumatoid arthritis (RA), a representative autoimmune disease, immune abnormality and accompanying prolongation of synovial inflammation cause bone and cartilage destruction, periarticular osteoporosis, and systemic osteoporosis. Joint damage and osteoporosis in RA occur through totally different mechanisms. Stimulation by inflammatory cytokines induces the expression of the receptor activator for nuclear factor-κB ligand (RANKL) in T cells and synovial cells, thereby inducing bone destruction due to osteoblast-independent osteoclast maturation. However, biological products targeting TNF or interleukin-6 not only control disease activity, but also inhibit joint destruction. However, these biological products are not effective for osteoporosis. Conversely, anti-RANKL antibody inhibits osteoporosis and bone destruction, but exerts no influence on RA disease activity. Such differences in therapeutic efficacy may indicate the necessity for rethinking current theories on the mechanism of bone metabolism abnormality and joint destruction. Understanding the mechanisms underlying these pathologies via commonalities existing between the immune system and the metabolic system may lead to the development of new treatments.
Literatur
12.
Zurück zum Zitat Tanaka Y, Morimoto I, Nakano Y, Okada Y, Hirota S, Nomura S, Nakamura T, Eto S (1995) Osteoblasts are regulated by the cellular adhesion through ICAM-1 and VCAM-1. J Bone Miner Res 10:1462–1469CrossRefPubMed Tanaka Y, Morimoto I, Nakano Y, Okada Y, Hirota S, Nomura S, Nakamura T, Eto S (1995) Osteoblasts are regulated by the cellular adhesion through ICAM-1 and VCAM-1. J Bone Miner Res 10:1462–1469CrossRefPubMed
21.
Zurück zum Zitat Tanaka Y, Nakayamada S, Okada Y (2005) Osteoblasts and osteoclasts in bone remodeling and inflammation. Curr Drug Targets Inflamm Allergy 4:325–328CrossRefPubMed Tanaka Y, Nakayamada S, Okada Y (2005) Osteoblasts and osteoclasts in bone remodeling and inflammation. Curr Drug Targets Inflamm Allergy 4:325–328CrossRefPubMed
22.
Zurück zum Zitat Tanaka Y, Maruo A, Fujii K, Nomi M, Nakamura T, Eto S, Minami Y (2000) ICAM-1 discriminates functionally different populations of human osteoblasts: characteristic involvement of cell cycle regulators. J Bone Miner Res 15:1912–1923CrossRefPubMed Tanaka Y, Maruo A, Fujii K, Nomi M, Nakamura T, Eto S, Minami Y (2000) ICAM-1 discriminates functionally different populations of human osteoblasts: characteristic involvement of cell cycle regulators. J Bone Miner Res 15:1912–1923CrossRefPubMed
23.
Zurück zum Zitat Horowitz MC, Bothwell AL, Hesslein DG, Pflugh DL, Schatz DG (2005) B cells and osteoblast and osteoclast development. Immunol Rev 208:141–153CrossRefPubMed Horowitz MC, Bothwell AL, Hesslein DG, Pflugh DL, Schatz DG (2005) B cells and osteoblast and osteoclast development. Immunol Rev 208:141–153CrossRefPubMed
24.
Zurück zum Zitat Schett G, Saag KG, Bijlsma JW (2010) From bone biology to clinical outcome: state of the art and future perspectives. Ann Rheum Dis 69:1415–1419CrossRef Schett G, Saag KG, Bijlsma JW (2010) From bone biology to clinical outcome: state of the art and future perspectives. Ann Rheum Dis 69:1415–1419CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Herrak P, Görtz B, Hayer S, Redlich K, Reiter E, Gasser J, Bergmeister H, Kollias G, Smolen JS, Schett G (2004) Zoledronic acid protects against local and systemic bone loss in tumor necrosis factor-mediated arthritis. Arthritis Rheum 50:2327–2337CrossRefPubMed Herrak P, Görtz B, Hayer S, Redlich K, Reiter E, Gasser J, Bergmeister H, Kollias G, Smolen JS, Schett G (2004) Zoledronic acid protects against local and systemic bone loss in tumor necrosis factor-mediated arthritis. Arthritis Rheum 50:2327–2337CrossRefPubMed
27.
Zurück zum Zitat Smolen JS, Breedveld FC, Burmester GR et al (2016) Treating rheumatoid arthritis to target: 2014 update of the recommendations of an international task force. Ann Rheum Dis 75:3–15CrossRef Smolen JS, Breedveld FC, Burmester GR et al (2016) Treating rheumatoid arthritis to target: 2014 update of the recommendations of an international task force. Ann Rheum Dis 75:3–15CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Smolen JS, Landewé R, Bijlsma J et al (2017) EULAR recommendations for the management of rheumatoid arthritis with synthetic and biological disease-modifying antirheumatic drugs. 2016 update. Ann Rheum Dis 76:960–978CrossRefPubMed Smolen JS, Landewé R, Bijlsma J et al (2017) EULAR recommendations for the management of rheumatoid arthritis with synthetic and biological disease-modifying antirheumatic drugs. 2016 update. Ann Rheum Dis 76:960–978CrossRefPubMed
29.
Zurück zum Zitat Tanaka Y (2013) Next stage of RA treatment: TNF-inhibitor-free remission will be a possible treatment goal? Ann Rheum Dis 72:ii124–ii127CrossRef Tanaka Y (2013) Next stage of RA treatment: TNF-inhibitor-free remission will be a possible treatment goal? Ann Rheum Dis 72:ii124–ii127CrossRef
30.
Zurück zum Zitat Catrina AI, Klint EAF, Ernestam S, Catrina SB, Makrygiannakis D, Botusan IR, Klareskog L, Ulfgren AK (2006) Anti-tumor necrosis factor therapy increases synovial osteoprotegerin expression in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 54:76–81CrossRefPubMed Catrina AI, Klint EAF, Ernestam S, Catrina SB, Makrygiannakis D, Botusan IR, Klareskog L, Ulfgren AK (2006) Anti-tumor necrosis factor therapy increases synovial osteoprotegerin expression in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 54:76–81CrossRefPubMed
31.
Zurück zum Zitat Tanaka Y, Ohira T (2018) Mechanisms and therapeutic targets for bone damage in rheumatoid arthritis, in particular the RANK-RANKL system. Curr Opin Pharmacol 40:110–111CrossRefPubMed Tanaka Y, Ohira T (2018) Mechanisms and therapeutic targets for bone damage in rheumatoid arthritis, in particular the RANK-RANKL system. Curr Opin Pharmacol 40:110–111CrossRefPubMed
32.
Zurück zum Zitat Takeuchi T, Tanaka Y, Ishiguro N, Yamanaka H, Yoneda Y, Ohira T, Okuno N, Gennant HK, van der Heijde D (2016) Effect of Denosumab on Japanese patients with rheumatoid arthritis: a dose-response study of AMG 162 (Denosumab) in patients with rheumatoid arthritis on methotrexate to validate inhibitory effect on bone erosion (DRIVE)—a 12-month, multicenter, randomized, double-blind, placebo-controlled, phase II clinical trial. Ann Rheum Dis 75:983–990CrossRefPubMed Takeuchi T, Tanaka Y, Ishiguro N, Yamanaka H, Yoneda Y, Ohira T, Okuno N, Gennant HK, van der Heijde D (2016) Effect of Denosumab on Japanese patients with rheumatoid arthritis: a dose-response study of AMG 162 (Denosumab) in patients with rheumatoid arthritis on methotrexate to validate inhibitory effect on bone erosion (DRIVE)—a 12-month, multicenter, randomized, double-blind, placebo-controlled, phase II clinical trial. Ann Rheum Dis 75:983–990CrossRefPubMed
33.
Zurück zum Zitat Tanaka Y, Maeshima Y, Yamaoaka K (2012) In vitro and in vivo analysis of a Jak inhibitor in rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 71:i70–i74CrossRefPubMed Tanaka Y, Maeshima Y, Yamaoaka K (2012) In vitro and in vivo analysis of a Jak inhibitor in rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 71:i70–i74CrossRefPubMed
34.
Zurück zum Zitat Maeshima K, Yamaoaka K, Kubo S, Nakano K, Iwata S, Saito K, Ohishi M, Miyahara H, Tanaka S, Ishi K, Yoshimatsu H, Tanaka Y (2012) A JAK inhibitor tofacitinib regulates synovitis through inhibition of IFN-g and IL-17 production by human CD4 + T cells. Arthritis Rheum 64:1790–1798CrossRefPubMed Maeshima K, Yamaoaka K, Kubo S, Nakano K, Iwata S, Saito K, Ohishi M, Miyahara H, Tanaka S, Ishi K, Yoshimatsu H, Tanaka Y (2012) A JAK inhibitor tofacitinib regulates synovitis through inhibition of IFN-g and IL-17 production by human CD4 + T cells. Arthritis Rheum 64:1790–1798CrossRefPubMed
35.
Zurück zum Zitat Kubo S, Yamaoka K, Kondo M, Yamagata K, Zhao J, Iwata S, Tanaka Y (2014) The JAK inhibitor tofacitinib reduces the T cell stimulatory capacity of human monocyte-derived dendritic cells. Ann Rheum Dis 73:2192–2198CrossRefPubMed Kubo S, Yamaoka K, Kondo M, Yamagata K, Zhao J, Iwata S, Tanaka Y (2014) The JAK inhibitor tofacitinib reduces the T cell stimulatory capacity of human monocyte-derived dendritic cells. Ann Rheum Dis 73:2192–2198CrossRefPubMed
36.
Zurück zum Zitat Wang S-P, Iwata S, Nakayamada S, Sakata K, Yamaoka K, Tanaka Y (2014) Tofacitinib, a Jak inhibitor, inhibits human B cell activation in vitro. Ann Rheum Dis 73:2213–2215CrossRefPubMed Wang S-P, Iwata S, Nakayamada S, Sakata K, Yamaoka K, Tanaka Y (2014) Tofacitinib, a Jak inhibitor, inhibits human B cell activation in vitro. Ann Rheum Dis 73:2213–2215CrossRefPubMed
37.
Zurück zum Zitat van der Heijde D, Tanaka Y, Fleischmann R, Keystone E, Kremer J, Zerbini C, Cardiel MH, Cohen S, Nash P, Song YW, Tegzová D, Wyman BT, Gruben D, Benda B, Wallenstein G, Krishnaswami S, Zwillich SH, Bradley JD, Connell CA, The ORAL Scan investigators (2013) Tofacitinib (CP-690,550) in patients with rheumatoid arthritis on methotrexate: 12 month data from a 24 month Phase 3 randomized radiographic study. Arthritis Rheum 65:559–570CrossRef van der Heijde D, Tanaka Y, Fleischmann R, Keystone E, Kremer J, Zerbini C, Cardiel MH, Cohen S, Nash P, Song YW, Tegzová D, Wyman BT, Gruben D, Benda B, Wallenstein G, Krishnaswami S, Zwillich SH, Bradley JD, Connell CA, The ORAL Scan investigators (2013) Tofacitinib (CP-690,550) in patients with rheumatoid arthritis on methotrexate: 12 month data from a 24 month Phase 3 randomized radiographic study. Arthritis Rheum 65:559–570CrossRef
38.
Zurück zum Zitat Taylor PC, Keystone EC, van der Heijde D, Weinblatt ME, del Morales CL, Gonzaga JR, Yakushin S, Ishii T, Emoto K, Veatie S, Arora V, Rooney T, Schlichting D, Macias WL, de Bono S (2017) Baricitinib versus placebo or adalimumab in rheumatoid arthritis. N Engl J Med 376:652–662CrossRefPubMed Taylor PC, Keystone EC, van der Heijde D, Weinblatt ME, del Morales CL, Gonzaga JR, Yakushin S, Ishii T, Emoto K, Veatie S, Arora V, Rooney T, Schlichting D, Macias WL, de Bono S (2017) Baricitinib versus placebo or adalimumab in rheumatoid arthritis. N Engl J Med 376:652–662CrossRefPubMed
39.
Zurück zum Zitat Tanaka Y. The JAK inhibitors: Do they bring a paradigm shift for the management of rheumatic diseases? Rheumatology (in press) Tanaka Y. The JAK inhibitors: Do they bring a paradigm shift for the management of rheumatic diseases? Rheumatology (in press)
Metadaten
Titel
Clinical immunity in bone and joints
verfasst von
Yoshiya Tanaka
Publikationsdatum
15.10.2018
Verlag
Springer Japan
Erschienen in
Journal of Bone and Mineral Metabolism / Ausgabe 1/2019
Print ISSN: 0914-8779
Elektronische ISSN: 1435-5604
DOI
https://doi.org/10.1007/s00774-018-0965-5

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2019

Journal of Bone and Mineral Metabolism 1/2019 Zur Ausgabe

Leitlinien kompakt für die Innere Medizin

Mit medbee Pocketcards sicher entscheiden.

Seit 2022 gehört die medbee GmbH zum Springer Medizin Verlag

„Jeder Fall von plötzlichem Tod muss obduziert werden!“

17.05.2024 Plötzlicher Herztod Nachrichten

Ein signifikanter Anteil der Fälle von plötzlichem Herztod ist genetisch bedingt. Um ihre Verwandten vor diesem Schicksal zu bewahren, sollten jüngere Personen, die plötzlich unerwartet versterben, ausnahmslos einer Autopsie unterzogen werden.

Hirnblutung unter DOAK und VKA ähnlich bedrohlich

17.05.2024 Direkte orale Antikoagulanzien Nachrichten

Kommt es zu einer nichttraumatischen Hirnblutung, spielt es keine große Rolle, ob die Betroffenen zuvor direkt wirksame orale Antikoagulanzien oder Marcumar bekommen haben: Die Prognose ist ähnlich schlecht.

Schlechtere Vorhofflimmern-Prognose bei kleinem linken Ventrikel

17.05.2024 Vorhofflimmern Nachrichten

Nicht nur ein vergrößerter, sondern auch ein kleiner linker Ventrikel ist bei Vorhofflimmern mit einer erhöhten Komplikationsrate assoziiert. Der Zusammenhang besteht nach Daten aus China unabhängig von anderen Risikofaktoren.

Semaglutid bei Herzinsuffizienz: Wie erklärt sich die Wirksamkeit?

17.05.2024 Herzinsuffizienz Nachrichten

Bei adipösen Patienten mit Herzinsuffizienz des HFpEF-Phänotyps ist Semaglutid von symptomatischem Nutzen. Resultiert dieser Benefit allein aus der Gewichtsreduktion oder auch aus spezifischen Effekten auf die Herzinsuffizienz-Pathogenese? Eine neue Analyse gibt Aufschluss.

Update Innere Medizin

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.