Rolul schimbărilor în osul subchondral în patogeneza osteoartritei

Împreună cu degenerarea cartilajului articular, procesul patologic al osteoartritei implică țesutul osos subiacent. Se sugerează că îngroșarea plăcii subcondiare promovează progresia osteoartritei. Pe măsură ce osteoartrita progresează, cartilajul articular, care este un obiect de stres mecanic și chimic, se erodează încet din cauza unui dezechilibru al proceselor de catabolizare și reparare a cartilajelor. În special, solicitarea mecanică în raport cu masa corporală "a greutății" a articulațiilor contribuie la formarea unui număr mare de microfracturi în placa subchondrală și cartilaj. Pe măsură ce cartilajul articular erodează, scleroza osului subcondral progresează, rigiditatea țesutului osos crește, ceea ce, la rândul său, contribuie la o întrerupere suplimentară a structurii articulare a cartilagiului. Cu toate acestea, problema naturii primare sau secundare a modificărilor în osul subchondral în cazul osteoartrozei rămâne nerezolvată.

Până de curând, se credea că modificările determinate radiologic în substanța spongioasă a osului subcondral, cum ar fi scleroza sau formarea chisturilor, la pacienții cu osteoartrită sunt secundare. Cu toate acestea, rezultatele studiilor clinice și experimentale indică un posibil rol de inițiere a osului subchondral în patogeneza osteoartritei. Un mecanism posibil este o creștere accentuată a gradientului de rigiditate a osului subcondral datorită faptului că integritatea țesutului cartilaginos propriu depinde de proprietățile mecanice ale patului osos. Studiile la primate au arătat că modificările în osul subchondral pot precede modificările cartilajului articular. Dovezile din modelele de osteoartroză la animale și studiile clinice privind dovezile în sprijinul acestei ipoteze și împotriva acesteia au agravat discuția. Îngroșarea trabeculelor în osul subchondral nu este întotdeauna însoțită de o creștere a mineralizării țesutului osos sau mai degrabă de o creștere a volumului osteoidului. Această caracteristică mineralizare atipică sugerează că dereglarea remodelare osoasă este o parte integrantă a osteoartritei, precum și elementele de probă în favoarea conceptului celulelor defectului osos in osteoartrita. Grupul J. Dequeker (1989) consideră că acesta din urmă este o "boală metabolică osoasă generalizată".

Tesutul osoasă este actualizat în mod constant. Acest proces dinamic, numit remodelare osoasă, este o secvență complexă de procese de resorbție și mineralizare. Osteoclastele resorb țesutul osos și osteoblastele secretă proteine care formează principala componentă organică pentru mineralizare. Educație și resorbția osoasă întâmplător veni peste scheletul, acesta este - un proces programat , care are loc în diferite părți ale scheletului, cunoscut sub numele de unități remodelării osoase. La începutul ciclului, osteoclastele apar pe suprafața inactivă; În decurs de 2 săptămâni se formează un tunel în stratul osos cortical sau lacună pe suprafața osului trabecular. Frecvența activării noilor unități de remodelare a oaselor determină gradul de reînnoire a țesutului osos. La o persoană tânără sănătoasă, procesele de formare și resorbție a țesutului osos sunt echilibrate, se menține masa normală a țesutului osos. Reglementarea hormonală a resorbției osoase cel puțin PTH și PGE ₂, care au participat nu numai de către osteoclaste și osteoblaste, ci ca actiunea acestor hormoni sunt factori care stimulează resorbția osoasă prin osteoclaste eliberat. În prezent , există mai mult de 12 de reglementare locală și sistemică a creșterii oaselor care afectează remodelarea acesteia, în special PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, calcitonină, hormonul de creștere, glucocorticoizi, hormoni tiroidieni, insulina, IGF (1 și 2), estrogeni, PGE ₂, androgeni.

Celulele osoase eliberează un număr de proteine și citokine, care efectuează reglarea endocrină și transmiterea semnalului. Proteinele produse de osteoblaste includ proteine de matrice osoasă cum ar fi colagenul, osteopontina, osteocalcinul, sialoproteinele osoase. În plus, aceste celule eliberează proteaze atât în formă activă cât și latentă, care participă la procesul de remodelare osoasă - MMP, componente ale sistemului activator de plasminogen (AP) / activator de plasmă. Citokinele eliberate de osteoblaste pot acționa atât prin mecanisme autocrine, cât și prin celule paracrine la cele locale (alte osteoblaste, osteoclaste).

Nu este încă cunoscut modul în care aceste semnale sunt reglate - prin stres mecanic sau alte semnale chimice induse de stres mecanic. Cu toate acestea, se știe că stresul mecanic repetat provoacă proliferarea locală a celulelor osoase și / sau a proteinelor. În condiții in vivo de sarcină mecanică capabile activarea osteoblastelor, pentru a crește nivelul de nucleotide ciclice produc prostaglandine și induce modificări morfologice asociate cu remodelare osoasă. In conditii in vitro stres mecanic induce proliferarea osteoblastice cultura, expresia mARN a proteinelor osoase implicate în formarea de mineralizare osteoid și în acest proces, eliberarea de factori de creștere locale , cum ar fi moleculele de adeziune IGF-1 și IGF - 2 și. Transmisia unui semnal de stres mecanic poate fi realizată prin canale ionice sensibile mecanic.

Există dovezi indirecte privind afectarea funcției osteoblastice la osteoartrită. G. Gevers și J. Dequeker (1987) au arătat o creștere a osteocalcin seric la femeile cu osteoartrita încheieturile mâinilor, precum explants zona osului cortical, ceea ce sugerează că patologia țesutului osos poate fi o parte a osteoartritei. În autopsie nu a fost detectată doar îngroșarea osului subcondral, ci și mineralizarea anormal de mică a capului femural. La cobai porci cu osteoartrita indusă chirurgical prin tomografie computerizată a arătat o îngroșare semnificativă a fracției osului subcondral în zona. Un dezechilibru între proteinele de colagen și non-colagenoase (osteocalcin etc.) pot crește volumul osos, dar nu afectează densitatea minerală. Potrivit lui M. Shimizu și colab (1993), progresia modificărilor degenerative ale cartilajului articular asociate cu remodelare mai intensă a osului subcondral și crește rigiditatea sa, ceea ce indică, de asemenea, un defect in celule osoase in osteoartrita. În conformitate cu propunerea V. Lee și M. Aspden (1997) ipoteza proliferării defectuoase a celulelor osoase poate duce la o creștere a durității osoase, dar nu produce o creștere a densității sale minerale.

CI Westacott și coautorii (1997) au emis ipoteza că osteoblastele anormale afectează direct metabolismul țesutului cartilaginos. Cultivarea osteoblaste la pacienții cu condrocite osteoartrita cu oameni care nu au avut boli ale articulațiilor, autorii au observat o schimbare semnificativă în eliberarea de glicozaminoglicani cartilajului țesut normale in vitro, dar nivelul de eliberare de citokine au rămas neschimbate. G. Hilal și colab (1998) au demonstrat că cultura osteoblastelor subcondral osoase pacientilor cu osteoartrita in vitro are un metabolism alterat - Sistemul de activitate AP / plasmină și IGF-1 în aceste celule este crescută. Observarea CI Westacott și colab. (1997) poate fi explicată prin creșterea activității proteazei în celulele osoase subcondrale.

Nu se știe dacă osteoartroza inițiază modificări în osul subchondral sau contribuie la progresia acesteia. DK Dedrick și colab (1993) au demonstrat că la câinii cu osteoartrită indusă chirurgical îngroșarea osului subcondral nu este o condiție necesară pentru dezvoltarea modificărilor osteoartrozpodobnyh în cartilajului articular, dar contribuie la progresia proceselor degenerative ale cartilajului. Rezultatele studiului lui A. Sa'ied și al coautorilor (1997) contrazic datele din studiul anterior. Utilizarea ecografiei 50 MHz pentru evaluarea modificărilor morfologice inițiale și progresia lor în cartilajului articular și a osului în injecții experimentale de acid monoyoduksusnoy osteoartrita indusă în articulația genunchiului a șobolanilor, am demonstrat modificări de proces simultane în os și cartilaj în timpul primelor trei zile după injectare.

Osteoblastele secreta factori de creștere și citokine care participă la remodelarea locală a țesutului osos, ceea ce poate contribui la remodelarea țesutului cartilaginos într-o corespunzătoare „greutate purtătoare“ articulațiilor după pătrunderea lor prin microfisuri în stratul calcifiat de cartilaj. Mai mult, produsele secreției de celule osoase se găsesc în lichidul sinovial. Cele mai probabile produse secretate osteoblaste anormale care pot rula cartilajului proces de remodelare locale sunt proteine morfometrice TGF-b și osoase (ILC). Ambele sunt reprezentative pentru familia TGF alocate și condrocite și osteoblaști, și ambele sunt capabile de a modifica atât remodelarea osoasă și cartilaj. J. Martel Pelletier et al (1997) a observat o creștere a nivelurilor de TGF-P în osul subcondral explantelor pacientii cu osteoartrita, comparativ cu persoanele sanatoase, indicând un posibil rol al acestui factor de creștere în patogeneza osteoartritei. IGF este, de asemenea, produs de osteoblaste. În cultura de celule similare osteoclastelor derivate de la pacientii cu osteoartrita, a constatat niveluri crescute de IGF care alterează metabolismul cartilajelor.

TGF-b, IGF, Comisia și citokinele produse de osteoblaste în osul subcondral, pot afecta producția de colagenază și alte enzime proteolitice în cartilaj, care, la rândul său, poate contribui la remodelarea / degradare a matricei de cartilaj. Rămâne neclar dacă osteoblastele produc OA mai puțin de macrofage de stimulare a coloniilor factor (M-CSF - un stimulator al resorbției osoase) decât celulele normale. Rezultatele cercetării AG Uitterlinden și colaboratorii (1997) a arătat că un rol în formarea receptorilor osteofite poate juca un vitamina D, care sunt exprimate de către osteoblaste și reglează expresia mai multor factori sintetizați de aceste celule, ceea ce explică parțial rolul osteoblaste în patogeneza acestei boli.

Având în vedere rezultatele studiilor de mai sus, G. Hilal și colab (1998), J. Martel-Pelletier et al (1997) au propus următoarea relație ipoteză de lucru remodelarea osului subcondral și cartilajului articular adecvat in osteoartrita. La o etapă timpurie sau extinsă a patogenezei OA, procesul de remodelare a țesutului osos în osul subchondral este intensificat. Simultan încărcare repetitive duce la microfisuri și / sau apariția dezechilibrului sistemului IGF / IGF-svyazyvayushy proteinei (IGFBP) locale datorită unui răspuns anormal al osteoblastelor osului subcondral, care promovează sclerozei sale. Acestea din urmă pot, la rândul lor, să contribuie la apariția microfracturilor cartilajului propriu-zis și la deteriorarea matricei acestuia.

În condiții normale, această afectare este eliminată prin sinteza și eliberarea locală a proteinelor de legare IGF-1 și IGF, care stimulează formarea ECM a cartilajului articular. În același timp, sistemul PD promovează creșterea celulelor osoase subcondrale și formarea matricei osoase. Activitatea anabolică de IGF-sistem a crescut la nivelul osului subcondral la pacientii cu osteoartrita, în timp ce activarea locală SA / sistem plasmină (regulator local al IGF-sistem) în cartilajului articular determină modificări locale. In osteoblaste in osteoartrita IGF-1 oferă reglarea feedback pozitiv AP tip plasmina, prin urmare, poate inhiba remodelarea țesutului osos, ceea ce duce în final la scleroza subcondral. Astfel, în oase și cartilaje inducerea locală a conduce IGF-1 iproteaz, pe de o parte, deteriorarea cartilajului, celălalt - la o îngroșare a osului subcondral, acesta din urmă, la rândul său promovează în continuare deteriorarea cartilajului. Dezechilibrul dintre daunele cartilajului asociate cu scleroza subcondral, iar capacitatea sa de reparații, conduce la modificări progresive în ECM cartilajului și la dezvoltarea osteoartritei. Potrivit autorilor, această ipoteză explică, de asemenea, progresia lentă a bolii.