Osteoartróza: vplyv meniskotómie na kĺbovú chrupavku

Ako už bolo uvedené, kĺbové menisky hrajú dôležitú úlohu v normálnej funkcii kĺbov. Menisky sú štruktúry, ktoré zvyšujú zhodu kĺbových povrchov stehennej kosti a holennej kosti, zvyšujú laterálnu stabilitu a zlepšujú distribúciu synoviálnej tekutiny a výmenu živín s kĺbovou chrupavkou. Totálna alebo čiastočná meniskektómia vedie k zmene smeru zaťaženia kĺbového povrchu holennej kosti, čo vedie k degenerácii kĺbovej chrupavky.

Mnohé štúdie sa venovali štúdiu vplyvu meniscektomie na biomechaniku kĺbu, ako aj vyvolaniu degeneratívnych procesov v kĺbovej chrupavke a subchondrálnej kosti u zvierat (zvyčajne psov a oviec). Spočiatku výskumníci vykonávali ektómiu mediálneho menisku kolenného kĺbu, ale neskôr sa zistilo, že ektómia laterálneho menisku vedie k rýchlejšiemu rozvoju osteoartrózy.

Little a kol. (1997) skúmali zmeny v kĺbovej chrupavke a subchondrálnej kosti z niekoľkých oblastí kolenného kĺbu pomocou laterálnej meniscektomie u oviec. Typickými histologickými nálezmi ilustrujúcimi vyvolané zmeny v kĺbovej chrupavke 6 mesiacov po operácii bolo strapcovanie chrupavky, znížená koncentrácia proteoglykánov a znížený počet chondrocytov. Pod oblasťami zmenenej chrupavky v subchondrálnej kosti sa pozoroval rast kapilár do kalcifikovanej chrupavkovej zóny, posun „vlnitého okraja“ smerom von a zhrubnutie špongióznej hmoty subchondrálnej kosti.

V štúdii P. Ghosha a kol. (1998) sa ukázalo, že 9 mesiacov po laterálnej meniscektomii u oviec sa prejavujú známky remodelácie subchondrálnej kosti a zvýšenie jej minerálnej hustoty sekundárne k degenerácii kĺbovej chrupavky. V zónach vystavených abnormálne vysokému mechanickému zaťaženiu v dôsledku odstránenia laterálneho menisku (laterálny kondyl stehennej kosti a laterálna platnička holennej kosti) sa zistila zvýšená syntéza proteoglykánov obsahujúcich dermatánsulfát, hoci zvýšená syntéza proteoglykánov rovnakého typu sa zistila aj v chrupavke mediálnej platničky. Ukázalo sa, že proteoglykány obsahujúce dermatánsulfát sú zastúpené najmä dekorínom. Jeho najvyššia koncentrácia sa zistila v stredných a hlbokých zónach kĺbovej chrupavky.

Spolu so zvýšením syntézy proteoglykánov obsahujúcich dermatánsulfát v oblastiach chrupavky nesúcich vysokú záťaž v dôsledku odstránenia laterálneho menisku sa zistil zvýšený katabolizmus agrekánu, o čom svedčí uvoľňovanie jeho fragmentov do živného média z explantátov chrupavky, ako aj vysoká aktivita MMP a agrekanáz. Keďže zápalová aktivita v tomto modeli osteoartrózy bola minimálna, autori predpokladali, že zdrojom enzýmov boli chondrocyty.

Hoci zostáva mnoho nezodpovedaných otázok, vyššie opísané štúdie odhaľujú možnú úlohu biomechanických faktorov v patogenéze osteoartrózy. Je zrejmé, že chondrocyty sú schopné „cítiť“ mechanické vlastnosti svojho prostredia a reagovať na zmeny syntézou extracelulárnej hmoty (ECM), ktorá dokáže odolať väčšej záťaži a tým zabrániť poškodeniu chrupavky. U mladých zvierat mierne cvičenie indukovalo syntézu ECM bohatého na agrekány. Táto hypertrofická (alebo adaptívna) fáza chondrocytovej odpovede môže trvať niekoľko rokov a zabezpečovať stabilnú úroveň mechanického zaťaženia kĺbovej chrupavky. Avšak narušenie tejto rovnováhy v dôsledku zvýšenej intenzity alebo trvania zaťaženia, alebo zmien v normálnej biomechanike kĺbov po poranení alebo operácii, alebo zníženia schopnosti chondrocytov zvýšiť syntézu ECM v reakcii na zvýšené zaťaženie (počas starnutia), pôsobenie endokrinných faktorov so sebou prináša významné zmeny na bunkovej a matricovej úrovni: syntéza proteoglykánov a kolagénu typu II je inhibovaná a syntéza dekorínu a kolagénu typu I, III a X je stimulovaná. Súčasne so zmenou biosyntézy sa zvyšuje katabolizmus ECM, ako aj hladina MMP a agrekanáz. Nie je známe, ako mechanické zaťaženie podporuje resorpciu okolitého ECM chondrocytmi; tento proces je pravdepodobne sprostredkovaný prostanoidmi, cytokínmi (ako sú IL-1p alebo TNF-a) a voľnými kyslíkovými radikálmi. Tu je potrebné spomenúť úlohu synovitídy pri osteoartritíde, keďže najpravdepodobnejším zdrojom vyššie uvedených mediátorov katabolizmu môžu byť makrofágom podobné synovocyty a leukocyty infiltrujúce synoviálnu membránu kĺbu.

Štúdia OD Chrismana a kol. (1981) ukázala, že traumatické poranenie kĺbu stimuluje produkciu prekurzora prostaglandínov, kyseliny arachidónovej. Membrány poškodených chondrocytov sa považujú za zdroj kyseliny arachidónovej. Je dobre známe, že kyselina arachidónová sa rýchlo premieňa na prostaglandíny enzýmom cyklooxygenáza (COX). Bolo preukázané, že prostaglandíny, najmä PGE2 _, interagujú s receptormi chondrocytov a menia expresiu ich génov. Zostáva však nejasné, či kyselina arachidónová stimuluje alebo inhibuje produkciu proteináz a agrekanáz. Skoršie štúdie ukázali, že PGE2 _zvyšuje produkciu MMP a spôsobuje degradáciu kĺbovej chrupavky. Podľa výsledkov iných štúdií má PGE2 _anabolický účinok na extracelulárny matrix (ECM) a tiež podporuje integritu ECM, čím inhibuje produkciu cytokínov chondrocytmi. Je možné, že protichodné zistenia týchto štúdií sú spôsobené rôznymi koncentráciami PGE2, ktoré sa v nich _používajú.

V reakcii na poškodenie kĺbovej chrupavky sa môže vytvoriť malé množstvo IL-1β (hlavného cytokínu, ktorý stimuluje syntézu a uvoľňovanie MMP a zároveň inhibuje aktivitu ich prirodzených inhibítorov), čo vedie k ďalšej degradácii tkaniva.

Štúdie opísané v tejto časti teda ukázali, že udržiavanie podprahového dynamického zaťaženia kĺbu spôsobuje proliferáciu chondrocytov schopných znášať nové mechanické podmienky, čo znamená nástup hypertrofického štádia osteoartrózy. Hypertrofované chondrocyty sú bunky v poslednom štádiu diferenciácie, čo znamená, že expresia génov hlavných prvkov matrice v nich je zmenená. Preto je inhibovaná syntéza agrekánových proteoglykánov a kolagénu typu II a zvýšená syntéza dekorínu, kolagénov typu I, III a X.

Zníženie obsahu agrekánu a kolagénu typu II v extracelulárnom matrixe (ECM), spojené s nerovnováhou medzi procesmi syntézy a degradácie, dodáva kĺbovej chrupavke vlastnosť nedostatočnej reakcie na mechanické namáhanie. V dôsledku toho sa chondrocyty stávajú nechránenými a proces prechádza do tretieho, katabolického štádia, ktoré sa vyznačuje nadmernou proteolytickou aktivitou a sekréciou autokrinných a parakrinných regulačných faktorov. Morfologicky je toto štádium charakterizované deštrukciou ECM kĺbovej chrupavky; klinicky zodpovedá manifestnej osteoartróze. Táto hypotéza samozrejme predstavuje zjednodušený pohľad na všetky komplexné procesy prebiehajúce pri osteoartróze, ale zovšeobecňuje moderný koncept patobiológie osteoartrózy.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]