Choroba zwyrodnieniowa stawów: wpływ meniscektomii na chrząstkę stawową

Jak wspomniano wcześniej, łąkotki stawowe odgrywają ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu stawów. Łąkotki to struktury, które zwiększają zgodność powierzchni stawowych kości udowej i piszczelowej, poprawiają stabilność boczną i poprawiają dystrybucję płynu stawowego oraz wymianę składników odżywczych z chrząstką stawową. Całkowita lub częściowa meniscektomia prowadzi do zmiany kierunku obciążenia powierzchni stawowej kości piszczelowej, co powoduje zwyrodnienie chrząstki stawowej.

Wiele badań poświęcono badaniu wpływu meniscektomii na biomechanikę stawu, a także indukcji procesów zwyrodnieniowych w chrząstce stawowej i kości podchrzęstnej u zwierząt (zwykle psów i owiec). Początkowo badacze wykonywali ektomię łąkotki przyśrodkowej stawu kolanowego, ale później odkryto, że ektomia łąkotki bocznej prowadzi do szybszego rozwoju choroby zwyrodnieniowej stawów.

Stosując boczną meniscektomię u owiec, Little i in. (1997) zbadali zmiany w chrząstce stawowej i kości podchrzęstnej w kilku obszarach stawu kolanowego. Typowe wyniki badań histologicznych ilustrujące zmiany indukowane w chrząstce stawowej 6 miesięcy po zabiegu to strzępienie się chrząstki, zmniejszone stężenie proteoglikanu i zmniejszona liczba chondrocytów. Pod obszarami zmienionej chrząstki w kości podchrzęstnej zauważono wzrost naczyń włosowatych w zwapniałej strefie chrząstki, przemieszczenie na zewnątrz „falistej granicy” i pogrubienie gąbczastej substancji kości podchrzęstnej.

W badaniu P. Ghosha i in. (1998) wykazano, że 9 miesięcy po bocznej meniscektomii u owiec występują objawy podchrzęstnej przebudowy kości i wzrost jej gęstości mineralnej wtórny do zwyrodnienia chrząstki stawowej. W strefach poddanych nienormalnie wysokiemu obciążeniu mechanicznemu z powodu usunięcia łąkotki bocznej (kłykieć boczny kości udowej i płytka boczna kości piszczelowej) stwierdzono zwiększoną syntezę proteoglikanów zawierających siarczan dermatanu, chociaż zwiększoną syntezę proteoglikanów tego samego typu stwierdzono również w chrząstce płytki przyśrodkowej. Okazało się, że proteoglikany zawierające siarczan dermatanu są reprezentowane głównie przez dekorynę. Jej najwyższe stężenie stwierdzono w strefach środkowej i głębokiej chrząstki stawowej.

Wraz ze wzrostem syntezy proteoglikanów zawierających siarczan dermatanu w obszarach chrząstki obciążonych dużym obciążeniem z powodu usunięcia łąkotki bocznej, wykryto zwiększony katabolizm agrekanu, o czym świadczyło uwalnianie jego fragmentów do pożywki z eksplantatów chrząstki, a także wysoka aktywność MMP i agrekanaz. Ponieważ aktywność zapalna w tym modelu osteoartrozy była minimalna, autorzy zasugerowali, że źródłem enzymów były chondrocyty.

Chociaż wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi, badania opisane powyżej ujawniają możliwą rolę czynników biomechanicznych w patogenezie choroby zwyrodnieniowej stawów. Oczywiste jest, że chondrocyty są w stanie „wyczuwać” właściwości mechaniczne swojego otoczenia, reagując na zmiany poprzez syntezę ECM, która może wytrzymać większe obciążenia i w ten sposób zapobiegać uszkodzeniom chrząstki. U młodych zwierząt umiarkowany wysiłek fizyczny indukował syntezę ECM bogatego w agrekan. Ta faza hipertroficzna (lub adaptacyjna) reakcji chondrocytów może trwać kilka lat, zapewniając stabilny poziom obciążenia mechanicznego chrząstki stawowej. Jednakże zaburzenie tej równowagi z powodu zwiększonej intensywności lub czasu trwania obciążenia, lub zmian w prawidłowej biomechanice stawów po urazie lub operacji, lub zmniejszenia zdolności chondrocytów do zwiększenia syntezy ECM w odpowiedzi na zwiększone obciążenie (podczas starzenia), działanie czynników endokrynnych pociąga za sobą istotne zmiany na poziomie komórkowym i macierzy: synteza proteoglikanów i kolagenu typu II jest hamowana, a synteza dekoryny i kolagenu typu I, III i X jest stymulowana. Jednocześnie ze zmianą biosyntezy, katabolizm ECM wzrasta, a także poziom MMP i agrekanaz. Nie wiadomo, w jaki sposób obciążenie mechaniczne promuje resorpcję otaczającej ECM przez chondrocyty; proces ten jest prawdopodobnie pośredniczony przez prostanoidy, cytokiny (takie jak IL-1p lub TNF-a i wolne rodniki tlenowe). W tym miejscu należy wspomnieć o roli zapalenia błony maziowej w chorobie zwyrodnieniowej stawów, gdyż najbardziej prawdopodobnym źródłem wyżej wymienionych mediatorów katabolizmu mogą być makrofagopodobne synowocyty i leukocyty naciekające błonę maziową stawu.

Badanie przeprowadzone przez OD Chrisman i in. (1981) wykazało, że urazowe uszkodzenie stawu stymuluje produkcję prekursora prostaglandyn, kwasu arachidonowego. Błony uszkodzonych chondrocytów są uważane za źródło kwasu arachidonowego. Wiadomo, że kwas arachidonowy jest szybko przekształcany w prostaglandyny przez enzym cyklooksygenazę (COX). Wykazano, że prostaglandyny, w szczególności PGE ₂, wchodzą w interakcje z receptorami chondrocytów, zmieniając ekspresję ich genów. Nadal jednak nie jest jasne, czy kwas arachidonowy stymuluje czy hamuje produkcję proteinaz i agrekanaz. Wcześniejsze badania wykazały, że PGE ₂ zwiększa produkcję MMP i powoduje degradację chrząstki stawowej. Zgodnie z wynikami innych badań, PGE ₂ ma działanie anaboliczne na ECM, a także promuje integralność ECM, hamując produkcję cytokin przez chondrocyty. Możliwe, że sprzeczne wyniki tych badań wynikają z różnych stężeń PGE2 _stosowanych w tych badaniach.

Niewielka ilość IL-1β (głównej cytokiny stymulującej syntezę i uwalnianie MMP oraz hamującej działanie ich naturalnych inhibitorów) może powstać w odpowiedzi na uszkodzenie chrząstki stawowej, co prowadzi do dalszej degradacji tkanki.

Tak więc badania opisane w tej sekcji wykazały, że utrzymywanie podprogowego obciążenia dynamicznego stawu powoduje proliferację chondrocytów zdolnych do wytrzymania nowych warunków mechanicznych, co oznacza początek przerostowego stadium osteoartrozy. Przerośnięte chondrocyty to komórki w ostatnim stadium różnicowania, co oznacza, że ekspresja genów głównych elementów macierzy w nich jest zmieniona. Dlatego synteza proteoglikanów agrekanowych i kolagenu typu II jest hamowana, a synteza dekoryny, kolagenów typu I, III i X jest zwiększona.

Spadek zawartości agrekanu i kolagenu typu II w ECM, związany z brakiem równowagi między procesami syntezy i degradacji, nadaje chrząstce stawowej właściwość niewystarczającej reakcji na stres mechaniczny. W rezultacie chondrocyty stają się bezbronne, proces przechodzi do trzeciego, katabolicznego etapu, charakteryzującego się nadmierną aktywnością proteolityczną i wydzielaniem autokrynnych i parakrynnych czynników regulacyjnych. Morfologicznie etap ten charakteryzuje się zniszczeniem ECM chrząstki stawowej; klinicznie odpowiada on jawnej osteoartrozie. Ta hipoteza oczywiście stanowi uproszczoną wizję wszystkich złożonych procesów zachodzących w osteoartrozie, ale uogólnia współczesną koncepcję patobiologii osteoartrozy.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]