The peripheral blood (PB) monocyte pool contains osteoclast progenitors (OCPs), which contribute to osteoresorption in inflammatory arthritides and are influenced by the cytokine and chemokine milieu. We aimed to define the importance of chemokine signals for migration and activation of OCPs in rheumatoid arthritis (RA) and psoriatic arthritis (PsA). PB and, when applicable, synovial fluid (SF) samples were collected from 129 patients with RA, 53 patients with PsA, and 110 control patients in parallel to clinical parameters of disease activity, autoantibody levels, and applied therapy. Receptors for osteoclastogenic factors (CD115 and receptor activator of nuclear factor-κB [RANK]) and selected chemokines (CC chemokine receptor 1 [CCR1], CCR2, CCR4, CXC chemokine receptor 3 [CXCR3], CXCR4) were determined in an OCP-rich subpopulation (CD3−CD19−CD56−CD11b+CD14+) by flow cytometry. In parallel, levels of CC chemokine ligand 2 (CCL2), CCL3, CCL4, CCL5, CXC chemokine ligand 9 (CXCL9), CXCL10, and CXCL12 were measured using cytometric bead array or enzyme-linked immunosorbent assay. Sorted OCPs were stimulated in culture by macrophage colony-stimulating factor and receptor activator of nuclear factor-κB ligand, and they were differentiated into mature osteoclasts that resorb bone. Selected chemokines (CCL2, CCL5, CXCL10, and CXCL12) were tested for their osteoclastogenic and chemotactic effects on circulatory OCPs in vitro. The OCP population was moderately enlarged among PB cells in RA and correlated with levels of tumor necrosis factor-α (TNF-α), rheumatoid factor, CCL2, and CCL5. Compared with PB, the RANK+ subpopulation was expanded in SF and correlated with the number of tender joints. Patients with PsA could be distinguished by increased RANK expression rather than total OCP population. OCPs from patients with arthritis had higher expression of CCR1, CCR2, CCR4, CXCR3, and CXCR4. In parallel, patients with RA had increased levels of CCL2, CCL3, CCL4, CCL5, CXCL9, and CXCL10, with significant elevation in SF vs PB for CXCL10. The subset expressing CXCR4 positively correlated with TNF-α, bone resorption marker, and rheumatoid factor, and it was reduced in patients treated with disease-modifying antirheumatic drugs. The CCR4+ subset showed a significant negative trend during anti-TNF treatment. CCL2, CCL5, and CXCL10 had similar osteoclastogenic effects, with CCL5 showing the greatest chemotactic action on OCPs. In our study, we identified distinct effects of selected chemokines on stimulation of OCP mobilization, tissue homing, and maturation. Novel insights into migratory behaviors and functional properties of circulatory OCPs in response to chemotactic signals could open ways to new therapeutic targets in RA.

The inflammatory milieu favors recruitment and activation of osteoclasts, and leads to bone destruction as a serious complication associated with arthritis and with other inflammatory processes. The frequency and activity of osteoclast progenitors (OCPs) correspond to arthritis severity, and may be used to monitor disease progression and bone resorption, indicating the need for detailed characterization of the discrete OCP subpopulations. Collectively, current studies suggest that the most potent murine bone marrow OCP population can be identified among lymphoid negative population within the immature myeloid lineage cells, as B220−CD3−CD11b–/loCD115+CD117+CX3CR1+ and possibly also Ter119−CD11c−CD135loLy6C+RANK−. In peripheral blood the OCP population bears the monocytoid phenotype B220−CD3−NK1.1−CD11b+Ly6ChiCD115+CX3CR1+, presumably expressing RANK in committed OCPs. Much less is known about human OCPs and their regulation in arthritis, but the circulating OCP subset is, most probably, comprised among the lymphoid negative population (CD3−CD19−CD56−), within immature monocyte subset (CD11b+CD14+CD16−), expressing receptors for M-CSF and RANKL (CD115+RANK+). Our preliminary data confirmed positive association between the proportion of peripheral blood OCPs, defined as CD3−CD19−CD56−CD11b+CD14+, and the disease activity score (DAS28) in the follow-up samples from patients with psoriatic arthritis receiving anti-TNF therapy. In addition, we reviewed cytokines and chemokines which, directly or indirectly, activate OCPs and enhance their differentiation potential, thus mediating osteoresorption. Control of the activity and migratory behaviour of OCPs as well as the identification of crucial bone/joint chemotactic mediators represent promising therapeutic targets in arthritis.

Purpose: To investigate the aqueous humor and serum levels of selected cytokines and vascular endothelial growth factor (VEGF) in diabetic patients, implicating their role in the pathogenesis of diabetic eye complications.Materials and methods: Atotal of 65 patients (27 males and 38 females) who underwent cataract surgery were recruited into the study. The study group consisted of 30 cataract patients with type 2 diabetes mellitus, and this group was divided into two subgroups: 14 patients with diabetic retinopathy (DR group) and 16 patients without DR (NDR group). The control group consisted of 35 non-diabetic cataract subjects.Results: Patients in the DR group had significantly higher aqueous humor concentrations of interleukin (IL)-1β, IL-6, IL-8, IL-10, monocyte chemotactic protein (MCP-1) and VEGF. Likewise, serum concentrations of IL-1β, IL-6, IL-8, IL-12, TNF-α and IFN-γ were significantly higher in the DR group as compared to the controls. Aqueous humor concentrations of IL-1β, IL-8, MCP-1 and VEGF were significantly higher in the DR group as compared with the NDR group.Conclusion: Our findings support the hypothesis that chronic inflammation and a disturbance of the immune system play important roles in the pathogenesis of diabetic cataract and DR.

Our study aimed to determine the functional activity of different osteoclast progenitor (OCP) subpopulations and signals important for their migration to bone lesions, causing local and systemic bone resorption during the course of collagen-induced arthritis in C57BL/6 mice. Arthritis was induced with chicken type II collagen (CII), and assessed by clinical scoring and detection of anti-CII antibodies. We observed decreased trabecular bone volume of axial and appendicular skeleton by histomorphometry and micro-computed tomography as well as decreased bone formation and increased bone resorption rate in arthritic mice in vivo. In the affected joints, bone loss was accompanied with severe osteitis and bone marrow hypercellularity, coinciding with the areas of active osteoclasts and bone erosions. Flow cytometry analysis showed increased frequency of putative OCP cells (CD3- B220- NK1.1- CD11b-/lo CD117+ CD115+ for bone marrow and CD3- B220- NK1.1- CD11b+ CD115+ Gr-1+ for peripheral haematopoietic tissues), which exhibited enhanced differentiation potential in vitro. Moreover, the total CD11b+ population was expanded in arthritic mice as well as CD11b+ F4/80+ macrophage, CD11b+ NK1.1+ natural killer cell and CD11b+ CD11c+ myeloid dendritic cell populations in both bone marrow and peripheral blood. In addition, arthritic mice had increased expression of tumour necrosis factor-α, interleukin-6, CC chemokine ligand-2 (Ccl2) and Ccl5, with increased migration and differentiation of circulatory OCPs in response to CCL2 and, particularly, CCL5 signals. Our study characterized the frequency and functional properties of OCPs under inflammatory conditions associated with arthritis, which may help to clarify crucial molecular signals provided by immune cells to mediate systemically enhanced osteoresorption.

Purpose: To compare levels of selected mediators in serums and aqueous humor (AH) of type 2 diabetes mellitus cataract patients with senile cataract patients, and to determine their association with postoperative corneal edema (CE).

Abstract Recent studies have established a concept of tumour necrosis factor‐α (TNF‐α)/Fas signalling crosstalk, highlighting TNF‐α as a critical cytokine in sensitizing hepatocytes to death induced by Fas activation. However, in the exact inflammatory response, besides TNF‐α, many other mediators, that might modulate apoptotic response differentially, are released. To resolve the issue, we studied the effects of lipopolysaccharide (LPS), one of the crucial inductors of inflammation in the liver, on apoptotic outcome. We show that LPS‐induced inflammation diminishes the sensitivity of hepatocytes to Fas stimulus in vivo at caspase‐8 level. Analysis of molecular mechanisms revealed an increased expression of various pro‐inflammatory cytokines in non‐parenchymal liver cells and hepatocyte‐specific increase in Bcl‐xL, associated with signal transducer and activator of transcription 3 (Stat3) phosphorylation. Pre‐treatment with ruxolitinib, a selective Janus kinase (JAK) 1/2 inhibitor, prevented the LPS‐induced Stat3 phosphorylation and restored the sensitivity of hepatocytes to Fas‐mediated apoptosis. Furthermore, ruxolitinib pre‐treatment diminished the LPS‐induced Bcl‐xL up‐regulation without an inhibitory effect on LPS‐induced expression of pro‐inflammatory cytokines. In summary, although the reports are showing that the effects of isolated pro‐inflammatory mediators, such as TNF‐α or neutrophils, are pro‐apoptotic, the overall effect of inflammatory milieu on hepatocytes in vivo is Stat3‐dependent desensitization to Fas‐mediated apoptosis.

Detailed characterization of medullary and extramedullary reservoirs of osteoclast progenitors (OCPs) is required to understand the pathophysiology of increased periarticular and systemic bone resorption in arthritis. In this study, we focused on identifying the OCP population specifically induced by arthritis and the role of circulatory OCPs in inflammatory bone loss. In addition, we determined the relevant chemokine axis responsible for their migration, and targeted the attraction signal to reduce bone resorption in murine collagen-induced arthritis (CIA). OCPs were expanded in periarticular as well as circulatory compartment of arthritic mice, particularly the CCR2 hi subset. This subset demonstrated enhanced osteoclastogenic activity in arthritis, whereas its migratory potential was susceptible to CCR2 blockade in vitro . Intravascular compartment of the periarticular area contained increased frequency of OCPs with the ability to home to the arthritic bone, as demonstrated in vivo by intravascular staining and adoptive transfer of splenic LysMcre/Ai9 tdTomato-expressing cells. Simultaneously, CCL2 levels were increased locally and systemically in arthritic mice. Mouse cohorts were treated with the small-molecule inhibitor (SMI) of CCR2 alone or in combination with methotrexate (MTX). Preventive CCR2/CCL2 axis blockade in vivo reduced bone resorption and OCP frequency, whereas combining with MTX treatment also decreased disease clinical score, number of active osteoclasts, and OCP differentiation potential. In conclusion, our study characterized the functional properties of two distinct OCP subsets in CIA, based on their CCR2 expression levels, implying that the CCR2 hi circulatory-like subset is specifically induced by arthritis. Signaling through the CCL2/CCR2 axis contributes to OCP homing in the inflamed joints and to their increased osteoclastogenic potential. Therefore, addition of CCL2/CCR2 blockade early in the course of arthritis is a promising approach to reduce bone pathology.

Rheumatoid arthritis (RA) is an inflammatory joint disease that eventually leads to permanent bone and cartilage destruction. Fas has already been established as the regulator of inflammation in RA, but its role in bone formation under arthritic conditions is not completely defined. The aim of this study was to assess the effect of Fas inactivation on the bone damage during murine antigen-induced arthritis. Subchondral bone of wild-type (WT) and Fas-knockout (Fas-/-) mice was evaluated by histomorphometry and microcomputerized tomography. Proportions of synovial bone and cartilage progenitors were assessed by flow cytometry. Synovial bone and cartilage progenitors were purified by fluorescence-activated cell sorting and expression of Fas and Fas-induced apoptosis were analyzed in vitro. Results showed that Fas-/- mice developed attenuated arthritis characterized by preserved epiphyseal bone and cartilage. A proportion of the earliest CD200+ bone and cartilage progenitors was reduced in WT mice with arthritis and was unaltered in Fas-/- mice. During osteoblastic differentiation in vitro, CD200+ cells express the highest levels of Fas and are removed by Fas ligation. These results suggest that Fas-induced apoptosis of early CD200+ osteoprogenitor population represents potential mechanism underlying the impaired bone formation in arthritis, so their preservation may represent the bone-protective mechanism during arthritis.-Lazić Mosler, E., Lukač, N., Flegar, D., Fadljević, M., Radanović, I., Cvija, H., Kelava, T., Ivčević, S., Šućur, A., Markotić, A., Katavić, V., Marušić, A., Grčević, D., Kovačić, N. Fas receptor induces apoptosis of synovial bone and cartilage progenitor populations and promotes bone loss in antigen-induced arthritis.