Rola zmian w kości podchrzęstnej w patogenezie choroby zwyrodnieniowej stawów

Wraz ze zwyrodnieniem chrząstki stawowej, patologiczny proces w chorobie zwyrodnieniowej stawów obejmuje tkankę kostną. Sugeruje się, że pogrubienie płytki podchrzęstnej sprzyja progresji choroby zwyrodnieniowej stawów. Wraz z postępem choroby zwyrodnieniowej chrząstka stawowa, która jest obiektem stresu mechanicznego i chemicznego, powoli eroduje z powodu braku równowagi w procesach katabolizmu i naprawy chrząstki. W szczególności naprężenia mechaniczne w stosunku do "obciążającej" masy ciała stawów przyczyniają się do powstawania dużej liczby mikrozłamań w płytce podchrzęstnej i chrząstce. Gdy chrząstka stawowa ulega erozji, postępuje stwardnienie podchrzęstnej kości, sztywność tkanki kostnej wzrasta, co z kolei przyczynia się do dalszego rozrywania struktury chrząstki stawowej. Jednak kwestia pierwotnego lub wtórnego charakteru zmian w kości podchrzęstnej w osteoartrosie pozostaje nierozwiązana.

Do niedawna uważano, że radiograficznie określone zmiany w gąbczastej substancji kości podchrzęstnej, takie jak stwardnienie lub tworzenie torbieli, u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów są drugorzędne. Jednak wyniki badań klinicznych i eksperymentalnych wskazują na możliwą inicjującą rolę kości podchrzęstnej w patogenezie choroby zwyrodnieniowej stawów. Jednym z możliwych mechanizmów jest gwałtowny wzrost gradientu sztywności podchrzęstnej kości z uwagi na to, że integralność właściwej tkanki chrzęstnej zależy od mechanicznych właściwości jej "złoża" kostnego. Badania na naczelnych wykazały, że zmiany w kości podchrzęstnej mogą poprzedzać zmiany w chrząstce stawowej. Dowody w modelach zwyrodnienia stawów u zwierząt i badania kliniczne dowodów na poparcie tej hipotezy i przeciwko niej tylko zaostrzyły dyskusję. Zagęszczeniu beleczek w kości podchrzęstnej nie zawsze towarzyszy wzrost mineralizacji tkanki kostnej, a raczej wzrost objętości osteoidu. Ten oznaka nieprawidłowej mineralizacji wskazuje, że zaburzenie regulacji remodelowania kości jest integralną częścią choroby zwyrodnieniowej stawów, a także wspiera koncepcję ubytku tkanki kostnej w chorobie zwyrodnieniowej stawów. Grupa J. Dequeker (1989) postrzega tę ostatnią jako "uogólnioną metaboliczną chorobę kości".

Tkanka kostna jest stale aktualizowana. Ten dynamiczny proces, zwany przebudową kości, jest złożoną sekwencją procesów resorpcji i mineralizacji. Osteoklasty resorbują tkankę kostną, a osteoblasty wydzielają białka, które stanowią główny składnik organiczny do mineralizacji. Tworzenie się i resorpcja kości nie odbywa się losowo w całym szkielecie, jest zaprogramowanym procesem występującym w różnych częściach szkieletu, zwanych jednostkami przebudowy kości. Na początku cyklu osteoklasty pojawiają się na nieaktywnej powierzchni; W ciągu 2 tygodni tworzą one tunel w korowej warstwie kości lub luce na powierzchni kości beleczkowatej. Częstotliwość aktywacji nowych jednostek przebudowy kości decyduje o stopniu odnowy kości. U zdrowej młodej osoby procesy tworzenia i resorpcji tkanki kostnej są zrównoważone, zachowana jest normalna masa tkanki kostnej. Hormonalnego regulacji resorpcji kości przynajmniej PTH PGE ₂, nie tylko z udziałem osteoklastów i osteoblastów, ale działanie tych hormonów uwalniają czynniki stymulujące resorpcję kości przez osteoklasty. Obecnie istnieje ponad 12 miejscowa i ogólnoustrojowa regulator wzrostu kości wpływ na jego przebudowy, zwłaszcza PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, kalcytoninę, hormon wzrostu, glikokortykosteroidy, hormony tarczycy, insulina, IGF (1 i 2), estrogeny PGE ₂, antyandrogeny.

Komórki kostne uwalniają szereg białek i cytokin, które regulują gospodarkę hormonalną i przenoszą sygnały. Białka wytwarzane przez osteoblasty obejmują białka macierzy kostnej, takie jak kolagen, osteopontyna, osteokalcyna, sialoproteiny kości. Ponadto, komórki te uwalniają proteazy zarówno w postaci aktywnej, jak i utajonej, które uczestniczą w procesie przebudowy kości - MMP, komponenty aktywatora plazminogenu (AP) / plazminowego aktywatora. Cytokiny uwalniane przez osteoblasty mogą działać zarówno poprzez mechanizmy autokrynne, jak i parakrynalne wobec lokalnych komórek (inne osteoblasty, osteoklasty).

Nie wiadomo jeszcze, w jaki sposób te sygnały są regulowane - przez naprężenia mechaniczne lub inne sygnały chemiczne wywołane naprężeniami mechanicznymi. Wiadomo jednak, że powtarzające się obciążenia mechaniczne powodują lokalną proliferację komórek kostnych i / lub białek. In vivo, stres mechaniczny może aktywować osteoblasty, zwiększać cykliczne poziomy nukleotydów, wytwarzać prostaglandyny, a także powodować zmiany morfologiczne związane z przebudową kości. W warunkach in vitro naprężenia mechaniczne indukuje proliferację hodowli osteoblastów, ekspresji mRNA białek kości biorą udział w tworzeniu osteoidów mineralizacji oraz w procesie uwalniania miejscowe czynniki wzrostu, takie jak IGF-1 i IGF-2, jak i cząsteczki adhezyjne. Transmisja sygnału naprężenia mechanicznego może być realizowana za pośrednictwem mechanicznie wrażliwych kanałów jonowych.

Istnieją pośrednie dowody na osłabioną funkcję osteoblastów w chorobie zwyrodnieniowej stawów. G. Gevers J. Dequeker (1987) wykazały wzrost osteokalcyny w surowicy u kobiet z chorobą zwyrodnieniową stawów rąk, jak i powierzchni kości korowej eksplanty, co sugeruje, że patologia tkanki kostnej może być częścią choroby zwyrodnieniowej stawów. W autopsji wykryto nie tylko zgrubienie kości podchrzęstnej, ale także nienormalnie niską mineralizację głowy kości udowej. U świnek morskich z chirurgicznie wywołaną chorobą zwyrodnieniową tomografia komputerowa ujawniła znaczące pogrubienie frakcji kostnej w strefie podchrzęstnej. Brak równowagi między białkami kolagenowymi i nie kolagenowymi (osteokalcyną i innymi) może prowadzić do zwiększenia objętości tkanki kostnej, ale nie wpływa na jej gęstość mineralną. Według M. Shimizu et al (1993), progresji degeneracyjnych zmian chrząstki stawowej związanego z bardziej intensywnym przemodelowania kości podchrząstkowej i zwiększyć jego sztywność, co oznacza także wadę w komórkach kości, zapalenia kości i stawów. Zgodnie z proponowanym W. Lee, M. Aspden (1997) hipoteza wadliwego proliferacji komórek kości może prowadzić do zwiększenia twardości kości, lecz nie powoduje zwiększenie jej gęstości mineralnej.

CI Westacott i współautorzy (1997) postawili hipotezę, że nieprawidłowe osteoblasty wpływają bezpośrednio na metabolizm tkanki chrzęstnej. Hodowanie osteoblastów u pacjentów z zapaleniem kości i stawów chondrocytów z osobami, które nie mają choroby stawów, autorzy zaobserwowano znaczącej zmiany w uwalnianiu glikozaminoglikanów normalne tkanki chrząstek w warunkach in vitro, ale poziom uwalniania cytokin pozostały niezmienione. G. Hilal i inni, (1998) wykazali, że hodowlę osteoblastów podchrząstkowej kości u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów in vitro ma zmieniony metabolizm - Układ aktywny AP / plazminy i IGF-1 w tych komórkach jest zwiększona. Obserwację CI Westacott i wsp. (1997) można wytłumaczyć wzrostem aktywności proteazy w podchrzęstnych komórkach kostnych.

Nie wiadomo, czy choroba zwyrodnieniowa stawów jest inicjowane przez zmiany w podchrzęstnej kości i przyczyniają się do jej progresji? DK Dedrick et al (1993) wykazali, że u psów wywołane chirurgicznie, zapalenie kości i stawów zagęszczania podchrząstkowej kości nie jest warunkiem koniecznym dla rozwoju zmian osteoartrozpodobnyh w chrząstce stawowej, ale przyczynia się do progresji degeneracyjnych procesów w chrząstce. Wyniki badania A. Sa'ied i współautorów (1997) są sprzeczne z danymi z poprzedniego badania. Korzystanie ultrasonograficzne 50 MHz dla oceny początkowego zmiany morfologiczne i ich progresji do chrząstki i kości, zapalenia kości i stawów wywołane iniekcji doświadczalnych kwasu monoyoduksusnoy do stawu kolanowego szczurów wykazano, jednoczesne zmiany procesu w kości i chrząstki, w ciągu pierwszych trzech dni po wstrzyknięciu.

Osteoblasty wydzielają czynniki wzrostu i cytokiny, które biorą udział w lokalnej przebudowie tkanki kostnej, co może przyczynić się do przebudowy tkanki chrzęstnej w odpowiednie „nośnik” masy stawów po ich penetrację przez mikropęknięć w zwapnienia warstwą chrząstki. Co więcej, produkty wydzielania komórek kości znajdują się w płynie maziowym. Najbardziej prawdopodobne produkty wydzielane zaburzenia osteoblastów zdolnych do uruchamiania lokalnej chrząstki procesu przebudowy są TGF-b i kości białkami morfometryczną (II.c). Obaj przedstawiciele rodziny TGF wyróżniają się chondrocytami i osteoblastami, a oba są w stanie zmodyfikować przebudowę tkanki kostnej i chrzęstnej. J. Martel Pelletier et al (1997), obserwuje się wzrost poziomu TGF-p w kości podchrząstkowej eksplantów pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów, w porównaniu z osobami zdrowymi, co wskazuje na możliwą rolę tego czynnika wzrostu, w patogenezie zapalenia kości i stawów. IGF jest również produkowany przez osteoblasty. W hodowli osteoblastów jak pochodzących od pacjentów z zapaleniem kości i stawów, stwierdzono zwiększone poziomy IGF, które zmieniają metabolizm chrząstki.

TGF-b IGF Komisja i cytokiny wytwarzane przez osteoblasty na kość subchondralną może wpływać na produkcję kolagenazy i innych enzymów proteolitycznych w chrząstce, co z kolei, może przyczynić się do przebudowy / degradację macierzy chrząstki. Nie jest jasne, czy osteoblasty rozwijają się z OA mniej czynnikiem stymulującym kolonie makrofagów (M-CSF - stymulator resorpcji kości) niż normalne komórki. Wyniki badań AG Uitterlinden i współpracownicy (1997) wykazali, że rolę w powstawaniu receptorów kostne mogą odgrywać witaminy D, które są wyrażane przez osteoblasty i regulują ekspresję wielu czynników syntetyzowanych przez te komórki, które częściowo wyjaśnia rolę osteoblastów w patogenezie tej choroby.

Biorąc pod uwagę wyniki powyższych badań, G. Hilal i inni (1998), J. Martel, Pelletier et al (1997) zaproponowali następującą zależność hipotezy roboczej przebudowę podchrząstkowej kości i chrząstki właściwą w chorobie zwyrodnieniowej stawów. Na wczesnym lub wydłużonym etapie patogenezy OA nasila się proces przebudowy tkanki kostnej w kości podchrzęstnej. Jednocześnie powtarzalne obciążenia prowadzi do lokalnych mikrozłamania i / lub wyglądu / białko IGF-svyazyvayushy równowagi systemu IGF (IGFBP) z powodu nieprawidłowej odpowiedzi osteoblastów podchrząstkowej kości, co sprzyja jej stwardnienie. Ta ostatnia z kolei może przyczynić się do pojawienia się mikrozłamań właściwej chrząstki i uszkodzenia jej macierzy.

W normalnych warunkach to uszkodzenie jest eliminowane przez lokalną syntezę i uwalnianie IGF-1 i białka wiążącego IGF, które stymulują tworzenie ECM chrząstki stawowej. Jednocześnie system PD promuje wzrost podchrzęstnych komórek kostnych i tworzenie macierzy kostnej. Anaboliczny aktywność IGF-system zwiększona podchrząstkowej kości u pacjentów z zapaleniem kości i stawów, podczas aktywacji lokalnej systemu SA / plazminy (lokalny regulator IGF-System) w chrząstkę stawową powoduje jego lokalne zmiany. Osteoblastów w chorobie zwyrodnieniowej stawów IGF-1 daje regulację AP typu plazmina dodatniego sprzężenia zwrotnego, a zatem mogą inhibitować przebudowie tkanki kostnej, co ostatecznie prowadzi do podchrząstkowej rozsianego. Tak więc, w kości i chrząstki miejscowego indukcji prowadzi IGF-1 iproteaz, z jednej strony, uszkodzenia chrząstki, a druga - do zagęszczania kości podchrząstkowej, drugi z kolei wspiera dalsze uszkodzenia chrząstki. Brak równowagi między uszkodzeniem chrząstki związanej ze stwardnieniem podchrzęstnym a jego zdolnościami reparacyjnymi prowadzi do postępującej zmiany w VKM chrząstki i do rozwoju choroby zwyrodnieniowej stawów. Według autorów ta hipoteza wyjaśnia również powolny postęp choroby.