Vloga sprememb v subhondralni kosti v patogenezi osteoartritisa

Poleg degeneracije sklepnega hrustanca, patološki proces pri osteoartritisu vključuje osnovno kostno tkivo. Predlaga se, da zgostitev subhondralne plošče spodbuja napredovanje osteoartritisa. Ko se razvije osteoartritis, se zaradi neravnovesja v procesih katabolizma in hrustanca popravi sklepni hrustanec, ki je predmet mehanskega in kemijskega stresa, počasi erodiran. Zlasti mehanska obremenitev glede na maso telesne mase, ki nosi težo, prispeva k nastanku velikega števila mikrostruktur v subhondralni plošči in hrustanca. Kot erozirovaniya sklepni hrustanec napreduje skleroze od subchondral kosti poveča togost kostnega tkiva, kar prispeva k nadaljnjemu motijo zgradbo sklepnega hrustanca. Vendar pa vprašanje primarne ali sekundarne narave sprememb v subhondralni kosti pri osteoartrozi ostaja nerešeno.

Do nedavnega je veljalo prepričanje, da so opredeljene rentgenske spremembe v retikularne kosti na subchondral kosti, kot je multipla skleroza ali tvorba cist pri bolnikih z osteoartritisom sekundarne. Vendar pa rezultati kliničnih in eksperimentalnih študij kažejo na morebitno začetno vlogo subhondralne kosti v patogenezi osteoartritisa. Ena od možnih mehanizem je dramatično povečanje subchondral togosti kosti gradient zaradi dejstva, da je integriteta pravilno hrustanca je odvisna od mehanskih lastnosti svoje kosti "posteljo". Študije primatov so pokazale, da lahko spremembe v subhondralni kosti pred spremembami v sklepnem hrustanču. Dokazi v modelih osteoartroze pri živalih in klinične študije dokazov v podporo tej hipotezi in proti njej so le še poslabšali razpravo. Zmanjšanje trabekule v subhondralni kosti ni vedno spremljalo povečanje mineralizacije kostnega tkiva ali povečanje volumna osteoida. Ta funkcija nenavadno mineralizacija kažejo, da je disregulacijo kosti preoblikovanja sestavni del osteoartritis, kakor tudi dokaz v prid konceptu okvare kostnih celic v osteoartritisom na. Skupina J. Dequeker (1989) meni, da je slednja "splošna metabolična bolezen kosti".

Kostno tkivo se stalno posodablja. Ta dinamični proces, imenovan preoblikovanje kosti, je kompleksno zaporedje procesov resorpcije in mineralizacije. Osteoklastov resorb kost, in osteoblastov izločajo proteine, ki sestavljajo primarni organsko komponento za mineralizacijo. Izobraževanje in kostne resorpcije po naključju naleteli na okostja, je - programiran proces, ki poteka v različnih delih okostja, ki so znani kot kosti preoblikovanje enot. Na začetku cikla se osteoklasti pojavijo na neaktivni površini; 2 tedna, tvorijo predora skorje kosti ali praznino na površini trabekularnem kosti. Pogostost aktiviranja novih enot za preoblikovanje kosti določa stopnjo obnovitve kostnega tkiva. Zdrav mladenič procesi oblikovanja in resorpcije kosti so uravnotežena, vzdrževati normalno kostno maso. Hormonsko ureditev resorpcije kosti vsaj PTH in PGE ₂, ni udeležil le osteoklastov in osteoblastov, ampak z delovanjem teh hormonov sprosti dejavnike, ki spodbujajo resorpcijo kosti po osteoklastov. Trenutno obstaja več kot 12 lokalna in sistemska regulator rasti kosti, ki vplivajo na njeno preoblikovanje, predvsem PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, kalcitonin, rastni hormon, glukokortikoidi, ščitnični hormoni, insulin, IGF (1 in 2), estrogeni, PGE ₂, androgeni.

Kostne celice sproščajo številne proteine in citokine, ki izvajajo endokrine regulacije in prenos signala. Beljakovine, ki jih proizvajajo osteoblasti, vključujejo beljakovine kostnega matriksa, kot so kolagen, osteopontin, osteokalcin, kostni sialoproteini. Poleg tega te celice sproščajo proteaze tako v aktivni kot latentni obliki, ki sodelujejo pri procesu preoblikovanja kosti - MMP, komponente aktivatorja plazminogenega aktivatorja (AP) / plazminskega aktivatorja. Citokini, ki jih sproščajo osteoblasti, lahko delujejo tako prek avtokrinalnih mehanizmov kot paracrine za lokalne celice (drugi osteoblasti, osteoklasti).

Še ni znano, na kakšen način so ti signali regulirani - z mehanskim stresom ali drugimi kemičnimi signali, ki jih povzroča mehanska obremenitev. Vendar pa je znano, da se ponovi mehanski stres povzroči lokalno proliferacijo kostnih celic in / ali proteinov. Pod pogoji in vivo mehanske obremenitve, ki omogoča aktiviranje osteoblastov, da bi povečali stopnjo cikličnih nukleotidov prostaglandini in povzroči morfološke spremembe, povezane s preoblikovanja kosti. Pod pogoji in vitro mehanskim obremenitvam inducira osteoblastne kulture proliferacije, mRNA ekspresije kostnih proteinov, ki sodelujejo pri nastanku osteoida mineralizacije in v procesu, sprostitev lokalnih rastnih faktorjev, kot so IGF-1 in IGF-2 in adhezijskih molekul. Prenos signala mehanskega stresa se lahko doseže z mehansko občutljivimi ionskimi kanali.

Obstajajo indirektni dokazi za poslabšanje funkcije osteoblasta pri osteoartritisu. G. Gevers in J. Dequeker (1987) so pokazali povečanje serumski osteokalcin pri ženskah z osteoartritisom spojev dlani, kot tudi eksplante kortikalne območju kosti, kar kaže, da je lahko patologija kostnega tkiva del osteoartritisa. Na Obdukcija je pokazala ne le odebelitev subchondral kosti, ampak izjemno nizko vsebnost mineralov v glavice stegnenice. Pri morskih prašičkih s kirurško inducirano osteoartritisa z uporabo računalniške tomografije pokazali znatno odebelitev kostnega frakcije subchondral v coni. Neravnovesje med kolagena in ne kolagenskih (osteokalcin itd) beljakovin lahko poveča volumen kosti, vendar ne vpliva na njeno mineralno gostoto. Po M. Shimizu et al (1993), pri čemer napredovanje degenerativnih sprememb sklepnega hrustanca, povezane z bolj intenzivno remodeliranje subchondral kosti in poveča svojo trdnost, kar kaže tudi napako v kostnih celicah v osteoartritisom. Po predlagani V. Lee in M. Aspden (1997) hipoteza napako širjenja kostnih celic lahko vodi do povečanja trdote kosti, vendar ne povzroča povečanje njene mineralne gostote.

CI Westacott s sodelavci (1997) hipotezo, da je nenormalen osteoblasti neposredno vplivajo na presnovo hrustanca. Kultiviranje osteoblastov pri bolnikih z osteoartritisom hondrocitov z ljudmi, ki niso imeli bolezni sklepov, avtorji opazili bistveno spremembo pri sproščanju glikozaminoglikanov normalno hrustanec tkiva in vitro, vendar je stopnja sproščanja citokinov ostala nespremenjena. G. Hilal s sodelavci (1998) so pokazale, da kultura osteoblastov subchondral kostnega bolnikov z osteoartritisom in vitro ima spremenjeno presnovo - poveča sistem Aktivnost AP / plazmina in IGF-1 v teh celicah. Opazovanje CI Westacott et al. (1997) je mogoče pojasniti s povečanjem aktivnosti proteaz v subhondralnih kostnih celicah.

Še vedno ni znano, ali osteoartroza sproži spremembe v subhondralni kosti ali prispeva k njenemu napredovanju. NV Dedrick s sodelavci (1993) so pokazale, da je pri psih s kirurško inducirano osteoartritisa subchondral kostnega odebelitve ni pogoj za razvoj osteoartrozpodobnyh sprememb sklepnega hrustanca, temveč prispeva k napredovanju degenerativnih procesov v hrustanca. Rezultati študije A. Sa'ied in soavtorji (1997) nasprotujejo podatkom prejšnje študije. Uporaba ultrazvok 50 MHz za vrednotenje začetnih morfoloških sprememb in njihovega napredovanja v sklepnega hrustanca in kosti poskusnih injekcije osteoartritis inducirane monoyoduksusnoy kisline v kolenskem sklepu podgan smo pokazali sočasnih procesne spremembe kosti in hrustanca v prvih treh dneh po injiciranju.

Osteoblastov izločajo rastne faktorje in citokine, ki sodelujejo v domačo remodeliranja kostnega tkiva, ki lahko prispeva k preoblikovanju hrustančnega tkiva v ustrezno "nosilni mas" spojev po njihovi penetracije preko mikrorazpok v kalciniran plasti hrustanca. Poleg tega so izdelki izločanja kosti celic v sinovialni tekočini. Najverjetnejši izdelkov izločajo nenormalne osteoblastov mogli izvajati lokalni proces remodeliranja hrustanec so TGF-b-kostno Morfometrična proteini (ILC). Oba predstavnika družine TGF odlikujejo hondrociti in osteoblasti, obe pa lahko spremenita preoblikovanje kosti in krvavega tkiva. J. Martel Pelletier s sodelavci (1997) opazili povečanje raven TGF-P v subchondral kosti eksplante bolnikov osteoartritis v primerjavi z zdravimi posamezniki, kar kaže na možne vloge tega rastni faktor pri patogenezi osteoartritisa. IGF proizvajajo tudi osteoblasti. V kulturi osteoblastov podobne celice izvedene iz bolnikov z osteoartritisom, ugot povečane ravni IGF ki spremenijo presnovo hrustanca.

TGF-b, IGF Komisija in citokini, ki jih osteoblastov v subchondral kosti, lahko vplivajo na produkcijo kolagenaze in drugih proteolitičnih encimov v hrustanca, kar lahko prispeva k preoblikovanja / degradacije hrustanca matrice. Ni znano, ali se osteoblasti proizvajajo OA manj makrofagne kolonije stimulirajoči faktor (M-CSF - stimulatorje resorpcije kosti) kot normalne celice. Rezultati raziskav AG Uitterlinden in sodelavci (1997) so pokazali, da lahko vlogo pri tvorbi osteofiti receptorjev poskusil vitamin D, ki so izraženi z osteoblastov in uravnavajo ekspresijo več dejavnikov, ki jih te celice, ki delno pojasnjuje vlogo osteoblastov pri patogenezi te bolezni sintetiziranih.

Glede na rezultate zgoraj navedenih študijah, G. Hilal s sodelavci (1998), sta J. Martel-Pelletier s sodelavci (1997) predlagala naslednjo delovno hipotezo razmerje remodeliranje subchondral kosti in sklepnega hrustanca pravilno pri osteoartritisu. V zgodnji ali pozni fazi OA patogenezo intenzivno preoblikovanje kostnega tkiva v subchondral kosti. Hkrati dobesedno obremenitev vodi domačim microfractures in / ali videza sistem neravnovesje IGF / IGF-svyazyvayushy proteina (IGFBP) zaradi nenormalnega odziva osteoblastov subchondral kosti, ki promovira svoje skleroze. Slednji pa lahko prispeva k pojavu mikrostrupterov pravilnega hrustanca in poškodbe matrice.

V normalnih pogojih se ta poškodba odpravi z lokalno sintezo in sproščanjem IGF-1 in IGF-vezavnega proteina, ki spodbujajo nastanek ECM sklepnega hrustanca. Hkrati sistem PD spodbuja rast subhondralnih kostnih celic in nastanek kostne matrice. Anabolično aktivnost IGF-sistema povečala subchondral kosti pri bolnikih osteoartritis, ker lokalna aktivacija SA sistem / plazmina (lokalni regulator IGF-sistema) v sklepnega hrustanca povzroča svoje krajevne spremembe. V osteoblastov pri osteoartritisu IGF-1 daje ureditev AP tipa plazmin pozitivne povratne informacije, zato lahko zavira preoblikuje kostnega tkiva, ki sčasoma vodi do subchondral skleroze. Tako je v kosti in hrustanca lokalno indukcijo IGF-1 iproteaz vodi, na eni strani, poškodba hrustanca, drugi - do odebelitve subchondral kosti, slednji pa pospešuje nadaljnje poškodbe hrustanca. Neravnovesje med poškodbe hrustanca, povezanega z subchondral skleroze, in njeno popravilo zmogljivosti povzroči progresivno sprememb v hrustanca ECM ter pri razvoju osteoartritisa. Po mnenju avtorjev ta hipoteza tudi pojasnjuje počasno napredovanje bolezni.