Úloha zmien v subchondrálnej kosti v patogenéze osteoartritídy

Spolu s degeneráciou kĺbovej chrupavky patologický proces pri osteoartritíde zahŕňa podkladové kostné tkanivo. Predpokladá sa, že zahustenie subchondrálnej doštičky podporuje progresiu osteoartritídy. Ako postupuje osteoartritída, artikulárna chrupavka, ktorá je predmetom mechanického a chemického stresu, sa pomaly eroduje kvôli nerovnováhe v procesoch katabolizmu a chrupavky. Konkrétne, mechanické namáhanie vo vzťahu k telesnej hmotnosti kĺbov, ktoré nesú "váhu", prispieva k tvorbe veľkého množstva mikrofraktúr v subchondrálnej doske a chrupavke. Keď kĺbová chrupka narúša, rozširuje sa skleróza subchondrálnej kosti, zvyšuje sa tuhosť kostného tkaniva, čo zase prispieva k ďalšiemu narušeniu štruktúry kĺbovej chrupavky. Avšak otázka primárneho alebo sekundárneho charakteru zmien v subchondrálnej kosti pri osteoartróze zostáva nevyriešená.

Až donedávna sa predpokladalo, že rádiograficky určené zmeny v hubovitých látkach subchondrálnej kosti, ako je napríklad skleróza alebo tvorba cystov, u pacientov s osteoartritídou sú sekundárne. Výsledky klinických a experimentálnych štúdií však naznačujú možnú úvodnú úlohu subchondrálnej kosti v patogenéze osteoartritídy. Jedným z možných mechanizmov je prudké zvýšenie gradientu tuhosti subchondrálnej kosti v dôsledku skutočnosti, že celistvosť správneho chrupavkového tkaniva závisí od mechanických vlastností jeho kostného lôžka. Štúdie u primátov ukázali, že zmeny v subchondrálnej kosti môžu predchádzať zmenám v artikulárnej chrupke. Dôkazy v modeloch osteoartrózy u zvierat a klinické štúdie dôkazov na podporu tejto hypotézy a proti nej len zhoršili diskusiu. Zahustenie trabekulov v subchondrálnej kosti nie je vždy sprevádzané zvýšením mineralizácie kostného tkaniva, alebo skôr zvýšením objemu osteoidu. Tento náznak abnormálnej mineralizácie naznačuje, že narušenie regulácie kostnej remodelácie je integrálnou súčasťou osteoartrózy a tiež podporuje koncept defektu kostného tkaniva pri osteoartritíde. Skupina J. Dequeker (1989) ju považuje za "všeobecnú metabolickú kostnú chorobu".

Kostné tkanivo sa neustále aktualizuje. Tento dynamický proces, nazývaný remodelácia kostí, je komplexná sekvencia procesov resorpcie a mineralizácie. Osteoklasty resorbujú kostné tkanivo a osteoblasty vylučujú proteíny, ktoré tvoria hlavnú organickú zložku pre mineralizáciu. Vzdelávanie a kostnej resorpcie náhodou naraziť na skelete, to je - naprogramovaný proces, ktorý prebieha v rôznych častiach kostry, ktoré sú známe ako jednotky remodelácia kosti. Na začiatku cyklu sa na neaktívnom povrchu objavujú osteoklasty; Počas 2 týždňov tvoria tunel v kôrovej kosti vrstvy alebo medzery na povrchu trabekulárnej kosti. Frekvencia aktivácie nových jednotiek remodelácie kostnej hmoty určuje stupeň obnovy kostného tkaniva. U zdravých mladých ľudí sú procesy tvorby a resorpcie kostného tkaniva vyrovnané, normálna hmotnosť kostného tkaniva je zachovaná. Hormonálna regulácia kostnej resorpcie najmenej PTH a PGE ₂, sa zúčastnili nielen osteoklasty a osteoblasty, ale ako pôsobenie týchto hormónov sa uvoľňujú faktory, ktoré stimulujú resorpciu kosti osteoklasty. V súčasnej dobe existuje viac ako 12 lokálne a systémový regulátor rastu kostí ovplyvňujúce jej remodelácie, najmä PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, kalcitonín, rastového hormónu, glukokortikoidy, hormóny štítnej žľazy, inzulínu, IGF (1 a 2), estrogény, PGE ₂, androgény.

Kostné bunky uvoľňujú rad bielkovín a cytokínov, ktoré vykonávajú endokrinnú reguláciu a prenos signálu. Proteíny produkované osteoblastmi zahŕňajú proteíny kostnej matrice, ako je kolagén, osteopontín, osteokalcín, kostné sialoproteíny. Okrem toho tieto bunky uvoľňujú proteázy v aktívnej aj latentnej forme, ktoré sa podieľajú na procese remodelácie kostí - MMP, zložky aktivátora plazminogénového aktivátora (AP) / plazmínového aktivátora. Cytokíny uvoľňované osteoblastmi môžu pôsobiť ako autokrinnými mechanizmami, tak parakrinnými na lokálne bunky (iné osteoblasty, osteoklasty).

Ešte nie je známe, akým spôsobom sú tieto signály regulované - mechanickým namáhaním alebo inými chemickými signálmi vyvolanými mechanickým namáhaním. Je však známe, že opakované mechanické napätie spôsobuje lokálnu proliferáciu kostných buniek a / alebo proteínov. V podmienkach in vivo mechanickom zaťažení, ktoré sú schopné aktivácie osteoblastov, aby sa zvýšila úroveň cyklických nukleotidov produkujú prostaglandíny a indukujú morfologické zmeny spojené s kostnej remodelácie. V podmienkach in vitro mechanickému namáhaniu vyvoláva osteoblastov proliferácie kultúru, mRNA expresiu kostných proteínov podieľajúcich sa na tvorbe osteoidu mineralizácie a v tomto procese, je uvoľňovanie miestnych rastových faktorov, ako je IGF-1 a IGF-2, a adhéznych molekúl. Prenos signálu mechanického napätia sa môže uskutočniť prostredníctvom mechanicky citlivých iónových kanálov.

Existujú nepriame dôkazy o poškodení funkcie osteoblastov pri osteoartritíde. G. Gevers a J. Dequeker (1987) ukázali, zvýšenie sérového osteokalcínu u žien s osteoartritídou kĺby rúk, rovnako ako explantáty kortikálnej kosti oblasti, čo naznačuje, že patológia kostného tkaniva môže byť súčasťou osteoartrózy. Pri pitve sa zistilo nielen zhrubnutie subchondrálnej kosti, ale aj abnormálne nízka mineralizácia femorálnej hlavy. U morčiat s chirurgicky indukovanou osteoartritídy za použitia počítačovej tomografie ukázal významný zhrubnutie subchondrálnej kosti frakciu v zóne. Nerovnováha medzi kolagénom a nekolagenních (osteokalcín atď.), Proteíny môžu zvýšiť kostnej objem, ale nemá vplyv na jeho minerálnu hustotu. Podľa M. Shimizu et al (1993), progresiu degeneratívnych zmien v kĺbovej chrupavky spojených s intenzívnejšou remodeláciu subchondrálnej kosti a zvyšujú jeho tuhosť, čo tiež indikuje defekt v kostných bunkách v osteoartritíde. Podľa navrhovaného V. Lee a M. Aspden (1997) hypotéza chybného proliferácie kostných buniek môže viesť k zvýšeniu tvrdosti kosti, ale nespôsobuje zvýšenie jeho minerálne hustoty.

CI Westacott a spoluautori (1997) predpokladali, že abnormálne osteoblasty priamo ovplyvňujú metabolizmus chrupavkového tkaniva. Kultiváciu osteoblastov u pacientov s osteoartrózou chondrocytov s ľuďmi, ktorí nemali ochorenie kĺbov, autori zaznamenali výrazné zmeny v uvoľňovaní glykozaminoglykánov normálnej chrupavky tkanív in vitro, ale úroveň uvoľňovanie cytokínov zostal nezmenený. G. Hilal et al (1998) preukázali, že kultúra osteoblastov subchondrálnej kosti u pacientov s osteoartritídou in vitro má zmenený metabolizmus - Systém aktivity AP / plazmínu a IGF-1 v týchto bunkách je zvýšená. Pozorovanie CI Westacott a kol. (1997) možno vysvetliť zvýšením proteázovej aktivity v subchondrálnych kostných bunkách.

Nie je známe, či osteoartróza iniciuje zmeny v subchondrálnej kosti alebo prispieva k jej progresii. DK Dedrick et al (1993) preukázali, že u psov s chirurgicky indukovanou osteoartrózy subchondrálnej kosti zosilnenie nie je nevyhnutným predpokladom pre vývoj osteoartrozpodobnyh zmien v kĺbovej chrupavky, ale prispieva k progresii degeneratívnych procesov v chrupavke. Výsledky štúdie A. Sa'ieda a spoluautorov (1997) sú v rozpore s údajmi z predchádzajúcej štúdie. Použitie echografia 50 MHz pre evaluáciu morfologických zmien a ich progresie kĺbovej chrupavky a kosti v experimentálnych injekcii monoyoduksusnoy kyselín s osteoartritídou indukovanej do kolenného kĺbu potkanov, sme preukázali súčasné zmeny procesu v kosti a chrupavky v priebehu prvých troch dní po injekcii.

Osteoblasty sekrétom rastové faktory a cytokíny, ktoré sa podieľajú na miestne remodeláciu kostného tkaniva, ktoré môžu prispieť k remodelácie chrupavkové tkanivo vo vhodnom "hmotnosti nosnej" kĺby po ich prieniku mikrotrhlín v kalcifikované vrstvy chrupavky. Okrem toho sa produkty sekrécie kostných buniek nachádzajú v synoviálnej tekutine. Najpravdepodobnejšie produkty vylučovaný abnormálne osteoblastov schopný spustiť miestny proces prestavby chrupavky sú TGF-B a kostnej morfometrických proteíny (ILC). Obaja sú reprezentatívne pre rodiny TGF pridelené a chondrocytov a osteoblastov, a obaja sú schopné modifikovať ako remodeláciu kosti a chrupavky. J. Martel Pelletier et al (1997) pozorovali zvýšenie hladiny TGF-p v subchondrálnej kosti explantáty pacientom osteoartrózy v porovnaní so zdravými jedincami, čo ukazuje na možnú úlohu tohto rastového faktora v patogenéze osteoartrózy. IGF sa tiež produkuje osteoblastmi. V kultúre osteoblastům podobných buniek pochádzajúcich od pacientov s osteoartritídou, zistené zvýšené hladiny IGF, ktoré menia metabolizmus chrupavky.

TGF-b, IGF, Komisia a cytokíny produkované osteoblasty v subchondrálnej kosti, môže mať vplyv na produkciu kolagenázy a iných proteolytických enzýmov v chrupavke, čo môže prispieť k remodelačný / degradácii matrice chrupavky. Zostáva nejasné, či produkujú osteoblasty OA menej faktor stimulujúci kolónie makrofágov (M-CSF - stimulátor kostnej resorpcie) ako normálne bunky. Výsledky riešenie AG Uitterlinden a spolupracovníci (1997) ukázal, že úlohu pri tvorbe osteofytov receptory môžu hrať vitamínu D, ktoré sú vyjadrené osteoblasty a regulujú expresiu niekoľkých faktorov syntetizovaných týmito bunkami, čo čiastočne vysvetľuje úlohu osteoblastov v patogenéze tohto ochorenia.

Vzhľadom k tomu, že výsledky vyššie uvedených štúdií, G. Hilal et al (1998), J. Martel-Pelletier et al (1997) navrhol nasledujúci pracovný vzťah hypotéza remodeláciu subchondrálnej kosti a chrupavky v riadnej osteoartrózy. V skorom alebo rozšírenom štádiu patogenézy OA sa proces prestavby kostného tkaniva v subchondrálnej kosti zintenzívňuje. Súčasne opakujúce zaťaženie vedie k miestnej mikrofraktúrami a / alebo vzhľadu systémová odchýlka IGF / IGF-svyazyvayushy proteínu (IGFBP), v dôsledku abnormálnej reakcii osteoblastov subchondrálnej kosti, ktorá podporuje jeho sklerózu. Druhá z nich môže zasa prispieť k vzniku mikro zlomenín chrupky a poškodeniu jej matrice.

Za normálnych podmienok sa toto poškodenie eliminuje lokálnou syntézou a uvoľňovaním proteínu viažuceho IGF-1 a IGF, ktoré stimulujú tvorbu ECM kĺbovej chrupavky. Súčasne systém PD podporuje rast subchondrálnych kostných buniek a tvorbu kostnej matrice. Anabolická aktivita IGF-systému zvýšená subchondrálnej kosti u pacientov s osteoartritídou, zatiaľ čo lokálny aktivácia SA systém / plazmínu (lokálne regulátor IGF-systému) v kĺbovej chrupavky spôsobuje jeho miestne zmeny. V osteoblastov v osteoartrózy IGF-1 poskytuje reguláciu AP typu plazmín pozitívnej spätnej väzby, a preto môže inhibovať remodelovania kostného tkaniva, čo nakoniec vedie k subchondrálnej multiplex. Tak, v kostí a chrupaviek lokálne indukciu IGF-1 iproteaz vedie na jednej strane, poškodenie chrupavky, ostatné - k zahusťovanie subchondrálnej kosti, druhý zase podporuje ďalšie poškodenie chrupavky. Nerovnováha medzi poškodenie chrupavky súvisiace s subchondrálnej skleróza a jej schopnosť opravy, vedie k postupnému zmenám v ECM chrupavky a k rozvoju osteoartrózy. Podľa autorov táto hypotéza tiež vysvetľuje pomalú progresiu ochorenia.