Peranan perubahan dalam tulang subkondral dalam patogenesis osteoarthritis

Seiring dengan degenerasi rawan artikular, proses patologis dalam osteoartritis melibatkan tisu tulang yang mendasari. Adalah dicadangkan bahawa penebalan plat subchondral mempromosikan perkembangan osteoarthritis. Dengan perkembangan osteoartritis tulang rawan artikular, yang tertakluk kepada tekanan mekanikal dan kimia, perlahan-lahan menghakis kerana ketidakseimbangan proses katabolik dan pembaikan rawan. Secara khususnya, tekanan mekanikal berhubung dengan jisim badan "berat-bearing" sendi menyumbang kepada pembentukan sejumlah besar patah-patah mikro dalam plat subkondral dan tulang rawan. Sebagai erozirovaniya rawan artikular berlangsung sclerosis tulang subchondral meningkatkan kekukuhan tisu tulang, yang seterusnya menyumbang untuk mengganggu lagi struktur rawan artikular. Walau bagaimanapun, persoalan perubahan primer atau sekunder dalam tulang subchondral dalam osteoarthrosis masih tidak dapat diselesaikan.

Sehingga baru-baru ini, dipercayai bahawa perubahan yang ditentukan secara radiografi dalam bahan spongy tulang subchondral, seperti pembentukan sclerosis atau cyst, pada pesakit dengan osteoarthritis adalah menengah. Walau bagaimanapun, hasil kajian klinikal dan eksperimen menunjukkan kemungkinan peranan pemula tulang subkondral dalam patogenesis osteoarthritis. Satu mekanisme yang mungkin adalah peningkatan mendadak dalam kecerunan kekukuhan tulang subchondral kerana hakikat bahawa integriti tisu kartilaginus yang betul bergantung pada sifat mekanik "katil" tulangnya. Kajian pada primata telah menunjukkan bahawa perubahan dalam tulang subkondal mungkin mendahului perubahan rawan artikular. Bukti dalam model osteoarthrosis dalam haiwan dan kajian klinikal bukti menyokong hipotesis ini dan terhadapnya hanya memburukkan lagi perbincangan. Penebalan trabeculae dalam tulang subkondral tidak selalu disertai dengan peningkatan mineralisasi tisu tulang, atau sebaliknya, peningkatan jumlah osteoid. Tanda mineralisasi yang tidak normal ini menunjukkan bahawa gangguan dalam pengawalan pembentukan tulang adalah sebahagian daripada osteoarthrosis, dan juga menyokong konsep cacat tisu tulang dalam osteoarthritis. Kumpulan J. Dequeker (1989) melihatnya sebagai "penyakit tulang metabolik umum".

Tulang tulang sentiasa dikemas kini. Proses dinamik ini, yang dikenali sebagai pembentukan semula tulang, adalah urutan kompleks proses penyerapan dan mineralisasi. Osteoklas menyerap tisu tulang, dan osteoblas mengecilkan protein yang membentuk komponen organik utama untuk mineralisasi. Pendidikan dan tulang resorption secara kebetulan mencari tulang, ia adalah - satu proses yang diprogramkan yang berlaku di bahagian yang berlainan di rangka, yang dikenali sebagai unit tulang pembentukan semula. Pada permulaan kitaran, osteoklas muncul di permukaan tidak aktif; selama 2 minggu, mereka membentuk terowong tulang kortikal atau tidak sah di permukaan tulang trabekular. Kekerapan pengaktifan unit pembentukan semula tulang baru menentukan tahap pembaharuan tisu tulang. Seorang lelaki muda yang sihat proses pembentukan dan penyerapan semula tulang seimbang, mengekalkan jisim tulang normal. Peraturan hormon penyerapan semula tulang sekurang-kurangnya PTH dan PGE ₂, tidak dihadiri hanya oleh osteoclasts dan osteoblas, tetapi sebagai tindakan hormon ini dikeluarkan faktor yang merangsang penyerapan semula tulang dengan osteoclasts. Pada masa ini terdapat lebih daripada 12 pengawal selia tempatan dan sistemik pertumbuhan tulang yang mempengaruhi pembentukan semula, terutamanya PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, calcitonin, hormon pertumbuhan, glucocorticoids, hormon tiroid, insulin, IGF (1 dan 2), estrogen, PGE ₂, androgen.

Sel-sel tulang melepaskan sejumlah protein dan sitokin, yang menjalankan pengawalan endokrin dan penghantaran isyarat. Osteoblas dihasilkan protein matriks tulang termasuk protein seperti kolagen, osteopontin, osteocalcin, sialoprotein tulang. Di samping itu, sel-sel ini melepaskan protease dalam kedua-dua aktif dan terpendam, yang mengambil bahagian dalam tulang Proses pembentukan semula - MMPs, komponen sistem plasminogen activator (PA) / plasmin. Osteoblas dikeluarkan cytokines boleh berfungsi mekanisme sebagai autocrine melalui dan oleh sel-sel tempatan paracrine (osteoblas lain, osteoclasts).

Ia tidak diketahui yang cara untuk mengawal isyarat-isyarat ini - tekanan mekanikal atau isyarat kimia lain yang disebabkan oleh tekanan mekanikal. Walau bagaimanapun, diketahui bahawa tekanan mekanikal yang berulang menyebabkan penyebaran sel tulang dan / atau protein. Dalam keadaan in vivo beban mekanikal mampu mengaktifkan osteoblas, untuk meningkatkan tahap nukleotida kitaran menghasilkan prostaglandin dan mendorong perubahan morfologi yang berkaitan dengan pembentukan semula tulang. Dalam keadaan in vitro tekanan mekanikal mendorong osteoblast budaya percambahan, mRNA ungkapan protein tulang yang terlibat dalam pembentukan osteoid mineral dan dalam proses itu, pembebasan faktor pertumbuhan tempatan seperti IGF-1 dan IGF-2, dan molekul lekatan. Penularan isyarat tekanan mekanikal boleh dicapai melalui saluran ion sensitif mekanikal.

Terdapat bukti tidak langsung mengenai fungsi osteoblas yang terjejas dalam osteoartritis. G. Gevers dan J. Dequeker (1987) telah menunjukkan peningkatan dalam osteocalcin serum pada wanita dengan osteoartritis sendi tangan, serta eksplant kawasan tulang kortikal, yang menunjukkan bahawa patologi tisu tulang boleh menjadi sebahagian daripada osteoarthritis. Pada bedah siasat mendapati bukan sahaja penebalan tulang subchondral, tetapi kandungan mineral yang luar biasa rendah kepala femoral. Dalam guinea pigs dengan osteoartritis pembedahan disebabkan menggunakan dikira tomografi menunjukkan penebalan hujan yang sebahagian kecil tulang subchondral dalam zon itu. Ketidakseimbangan antara kolagen dan bukan collagenous (osteocalcin dan lain-lain) Protein boleh meningkatkan jumlah tulang, tetapi tidak menjejaskan kepadatan mineral. Menurut M. Shimizu et al (1993), perkembangan perubahan degeneratif dalam tulang rawan artikular yang berkaitan dengan pembentukan semula lebih sengit tulang subchondral dan meningkatkan ketegaran, yang juga menunjukkan kecacatan dalam sel-sel tulang dalam osteoarthritis. Menurut cadangan V. Lee dan M. Aspden (1997) hipotesis percambahan rosak sel-sel tulang boleh membawa kepada peningkatan dalam kekerasan tulang, tetapi tidak menyebabkan peningkatan dalam kepadatan mineral.

CI Westacott et al (1997) hipotesis bahawa osteoblas abnormal langsung memberi kesan kepada metabolisme tulang rawan. Pengkulturan osteoblas pada pesakit dengan osteoartritis kondrosit dengan orang yang tidak mempunyai penyakit sendi, penulis memerhatikan perubahan yang ketara dalam pengeluaran glycosaminoglycans tisu rawan normal dalam vitro, tetapi tahap pelepasan cytokine kekal tidak berubah. G. Hilal et al (1998) menunjukkan bahawa budaya osteoblas subchondral tulang pesakit dengan osteoarthritis in vitro mempunyai metabolisme diubah - Sistem Aktiviti AP / plasmin dan IGF-1 dalam sel-sel ini akan bertambah. Pemerhatian CI Westacott et al. (1997) dapat dijelaskan oleh peningkatan aktivitas protease dalam sel tulang subkondral.

Ia tetap tidak diketahui sama ada osteoarthrosis memulakan perubahan dalam tulang subkondral atau menyumbang kepada perkembangannya. DK Dedrick et al (1993) menunjukkan bahawa pada anjing dengan osteoarthritis pembedahan disebabkan tulang subchondral penebalan bukan prasyarat untuk pembangunan perubahan osteoartrozpodobnyh dalam rawan artikular, tetapi menyumbang kepada perkembangan proses degeneratif dalam tulang rawan. Hasil kajian A. Sa'ied dan co-authors (1997) bertentangan dengan data kajian terdahulu. Menggunakan echography 50 MHz untuk penilaian perubahan morfologi awal dan perkembangan mereka dalam tulang rawan artikular dan tulang dalam eksperimen Osteoartritis disebabkan suntikan asid monoyoduksusnoy ke dalam sendi lutut tikus, kami telah menunjukkan perubahan proses serentak dalam tulang dan rawan dalam tempoh tiga hari pertama selepas suntikan.

Osteoblas merembeskan faktor pertumbuhan dan sitokin yang mengambil bahagian dalam pembentukan semula tempatan tisu tulang, yang boleh menyumbang kepada pembentukan semula tisu rawan yang sesuai "berat pembawa" sendi selepas penembusan mereka melalui mikroretak dalam lapisan calcified rawan. Selain itu, produk rembesan sel tulang dijumpai dalam cecair sinovial. Produk yang paling mungkin dirembeskan osteoblas yang tidak normal dapat menjalankan rawan proses pembentukan semula tempatan TGF-b dan tulang protein morphometric (ILC). Kedua-duanya adalah wakil keluarga TGF diperuntukkan dan kondrosit dan osteoblas, dan kedua-dua mampu mengubah suai pembentukan semula tulang, dan tulang rawan. J. Martel Pelletier et al (1997) diperhatikan peningkatan dalam tahap TGF-P dalam tulang subchondral eksplant pesakit osteoarthritis berbanding dengan individu yang sihat, yang menunjukkan peranan yang mungkin faktor pertumbuhan dalam patogenesis osteoarthritis. IGF juga dihasilkan oleh osteoblas. Dalam budaya sel osteoblast seperti yang diperolehi daripada pesakit dengan osteoarthritis, mendapati tahap peningkatan IGF yang mengubah metabolisme tulang rawan.

TGF-b, IGF, Suruhanjaya dan sitokin yang dihasilkan oleh osteoblas dalam tulang subchondral, boleh menjejaskan pengeluaran collagenase dan enzim proteolitik lain dalam tulang rawan, yang seterusnya, boleh menyumbang kepada pembentukan semula / degradasi matriks tulang rawan. Ia masih tidak jelas sama ada osteoblas menghasilkan OA kurang macrophage koloni merangsang faktor (M-CSF - perangsang penyerapan semula tulang) daripada sel-sel normal. Hasil penyelidikan AG Uitterlinden dan rakan sekerja (1997) menunjukkan bahawa peranan dalam pembentukan reseptor osteophytes boleh memainkan vitamin D, yang dinyatakan oleh osteoblas dan mengawal selia ungkapan beberapa faktor disintesis oleh sel-sel ini, yang sebahagiannya menjelaskan peranan osteoblas dalam patogenesis penyakit ini.

Memandangkan keputusan kajian di atas, G. Hilal et al (1998), J. Martel-Pelletier et al (1997) telah mencadangkan hubungan hipotesis berikut pembentukan semula tulang subchondral dan artikular rawan yang betul dalam osteoarthritis. Pada peringkat awal atau lanjutan patogenesis OA, proses pembentukan semula tisu tulang di tulang subkondral dipergiatkan. Beban pada masa yang sama berulang-ulang membawa kepada microfractures tempatan dan / atau kemunculan sistem ketidakseimbangan IGF / IGF-svyazyvayushy protein (IGFBP) berikutan sambutan yang tidak normal osteoblas tulang subchondral, yang menggalakkan sclerosis itu. Yang kedua pula boleh menyumbang kepada kemunculan keretakan mikro rawan yang betul dan kerosakan pada matriksnya.

Di bawah keadaan biasa, kerosakan ini dihapuskan oleh sintesis tempatan dan pengeluaran IGF-1 dan protein IGF-mengikat, yang merangsang pembentukan rawan artikular ECM. Pada masa yang sama, sistem PD menggalakkan pertumbuhan sel tulang subkondral dan pembentukan matriks tulang. Aktiviti anabolik IGF-sistem meningkat tulang subchondral pada pesakit osteoarthritis, manakala pengaktifan tempatan SA sistem / plasmin (pengatur tempatan IGF-sistem) di tulang rawan artikular menyebabkan perubahan tempatan. Dalam osteoblas dalam osteoarthritis IGF-1 memberikan peraturan maklum balas positif AP jenis plasmin, dengan itu boleh menghalang pembentukan semula tisu tulang, yang akhirnya membawa kepada sclerosis subchondral. Oleh itu, dalam tulang dan rawan induksi tempatan petunjuk IGF-1 iproteaz, dalam satu tangan, kerosakan kepada tulang rawan, yang lain - untuk penebalan tulang subchondral, yang kedua seterusnya menggalakkan kerosakan rawan lanjut. Ketidakseimbangan antara kerosakan rawan yang dikaitkan dengan sklerosis subchondral, dan kapasiti pembaikannya, membawa kepada perubahan progresif dalam ECM rawan dan kepada pembangunan osteoartritis. Menurut penulis, hipotesis ini juga menjelaskan perkembangan perlahan penyakit ini.