Il ruolo dei cambiamenti nell'osso subcondrale nella patogenesi dell'osteoartrosi

Insieme alla degenerazione della cartilagine articolare, il processo patologico nell'osteoartrite coinvolge il tessuto osseo sottostante. Si suggerisce che l'ispessimento della placca subcondrale favorisca la progressione dell'osteoartrosi. Mentre l'osteoartrite progredisce, la cartilagine articolare, oggetto di stress meccanico e chimico, viene lentamente erosa a causa di uno squilibrio nei processi di catabolismo e riparazione della cartilagine. In particolare, lo stress meccanico in relazione alla massa corporea "portante" delle articolazioni contribuisce alla formazione di un gran numero di micro-fratture nella piastra subcondrale e nella cartilagine. Man mano che la cartilagine articolare si erode, la sclerosi dell'osso subcondrale progredisce, la rigidità del tessuto osseo aumenta, il che a sua volta contribuisce a un'ulteriore distruzione della struttura cartilaginea articolare. Tuttavia, la questione della natura primaria o secondaria dei cambiamenti nell'osso subcondrale nell'osteoartrosi rimane irrisolta.

Fino a poco tempo fa, si riteneva che i cambiamenti radiografici nella sostanza spugnosa dell'osso subcondrale, come la sclerosi o la formazione di cisti, nei pazienti con osteoartrosi fossero secondari. Tuttavia, i risultati di studi clinici e sperimentali indicano un possibile ruolo iniziante dell'osso subcondrale nella patogenesi dell'osteoartrosi. Un possibile meccanismo è un forte aumento del gradiente di rigidezza dell'osso subcondrale dovuto al fatto che l'integrità del tessuto cartilagineo appropriato dipende dalle proprietà meccaniche del suo "letto" osseo. Studi condotti sui primati hanno dimostrato che i cambiamenti nell'osso subcondrale possono precedere i cambiamenti nella cartilagine articolare. L'evidenza nei modelli di osteoartrosi negli animali e negli studi clinici di evidenza a sostegno di questa ipotesi e contro di essa ha solo esacerbato la discussione. L'ispessimento delle trabecole nell'osso subcondrale non è sempre accompagnato da un aumento della mineralizzazione del tessuto osseo o, piuttosto, un aumento del volume dell'osteoide. Questo segno di mineralizzazione anormale indica che un disturbo nella regolazione del rimodellamento osseo è parte integrante dell'osteoartrosi e supporta anche il concetto di difetto del tessuto osseo nell'osteoartrite. Il gruppo J. Dequeker (1989) considera quest'ultima come una "malattia metabolica ossea generalizzata".

Il tessuto osseo viene costantemente aggiornato. Questo processo dinamico, chiamato rimodellamento osseo, è una complessa sequenza di processi di riassorbimento e mineralizzazione. Gli osteoclasti riassorbono il tessuto osseo e gli osteoblasti secernono proteine che formano il principale componente organico per la mineralizzazione. Istruzione e riassorbimento osseo per caso venire attraverso lo scheletro, che è - un processo programmato che si svolge in diverse parti dello scheletro, noto come unità di rimodellamento osseo. All'inizio del ciclo, gli osteoclasti compaiono sulla superficie inattiva; Entro 2 settimane formano un tunnel nello strato osseo corticale o lacuna sulla superficie dell'osso trabecolare. La frequenza di attivazione di nuove unità di rimodellamento osseo determina il grado di rinnovamento del tessuto osseo. In un giovane in buona salute i processi di formazione e riassorbimento del tessuto osseo sono bilanciati, la massa normale del tessuto osseo viene mantenuta. La regolazione ormonale del riassorbimento osseo almeno PTH e PGE ₂, non è frequentato solo da osteoclasti e osteoblasti, ma come l'azione di questi ormoni vengono rilasciati i fattori che stimolano il riassorbimento osseo da parte degli osteoclasti. Attualmente vi sono più di 12 regolatore locale e sistemica di crescita ossea che ne alterino la rimodellamento, particolarmente PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, calcitonina, ormone della crescita, glucocorticoidi, ormoni tiroidei, insulina, IGF (1 e 2), estrogeni, PGE ₂, androgeni.

Le cellule ossee rilasciano un certo numero di proteine e citochine, che svolgono la regolazione endocrina e la trasmissione del segnale. Le proteine prodotte dagli osteoblasti includono proteine della matrice ossea come il collagene, l'osteopontina, l'osteocalcina, le sialoproteine ossee. Inoltre, queste cellule rilasciano proteasi sia in forma attiva che latente, che partecipano al processo di rimodellamento osseo - MMP, componenti del sistema di attivatore del plasminogeno (AP) / plasminatore. Le citochine rilasciate dagli osteoblasti possono agire sia attraverso meccanismi autocrini e paracrina a cellule locali (altri osteoblasti, osteoclasti).

Non è ancora noto in che modo questi segnali sono regolati - da stress meccanico o altri segnali chimici indotti da stress meccanico. Tuttavia, è noto che lo stress meccanico ripetuto provoca la proliferazione locale di cellule e / o proteine ossee. In vivo, lo stress meccanico può attivare gli osteoblasti, aumentare i livelli di nucleotidi ciclici, produrre prostaglandine e anche causare cambiamenti morfologici associati al rimodellamento osseo. In condizioni in vitro sollecitazione meccanica induce cultura proliferazione degli osteoblasti, mRNA espressione di proteine ossee coinvolte nella formazione di osteoide mineralizzazione e nel processo, il rilascio dei fattori di crescita locali come IGF-1 e IGF-2, e molecole di adesione. La trasmissione di un segnale di stress meccanico può essere realizzata attraverso canali ionici meccanicamente sensibili.

Ci sono prove indirette di alterata funzione osteoblastica nell'osteoartrosi. G. Gevers e J. Dequeker (1987) hanno mostrato un aumento di osteocalcina nel siero in donne con osteoartrite delle articolazioni delle mani, nonché espianti zona corticale, il che suggerisce che la patologia del tessuto osseo può essere una parte di osteoartrite. Nell'autopsia è stato rilevato non solo l'ispessimento dell'osso subcondrale, ma anche la mineralizzazione anormalmente bassa della testa del femore. Nelle cavie con osteoartrosi chirurgicamente indotta, la tomografia computerizzata ha rivelato un significativo ispessimento della frazione ossea nella zona subcondrale. Uno squilibrio tra il collagene e non-collagene (osteocalcina etc.) Le proteine possono aumentare il volume osseo, ma non incide sulla sua densità minerale. Secondo M. Shimizu ed altri (1993), la progressione delle alterazioni degenerative della cartilagine articolare associati più intenso rimodellamento dell'osso subcondrale e aumentare la sua rigidità, che indica anche un difetto nelle cellule ossee in osteoartrite. Secondo la proposta di V. Lee e M. Aspden (1997) ipotesi della proliferazione difettoso delle cellule ossee può portare ad un aumento della durezza delle ossa, ma non causa un aumento della sua densità minerale.

CI Westacott e coautori (1997) hanno ipotizzato che gli osteoblasti anormali influenzano direttamente il metabolismo del tessuto cartilagineo. Coltura osteoblasti in pazienti con osteoartrite condrociti con le persone che non hanno avuto malattie delle articolazioni, gli autori hanno osservato un significativo cambiamento nel rilascio di glicosaminoglicani normale tessuto cartilagineo in vitro, ma il livello di rilascio di citochine sono rimasti invariati. G. Hilal ed altri (1998) hanno dimostrato che la cultura degli osteoblasti subcondrale ossea dei pazienti con osteoartrosi in vitro ha un metabolismo alterato - Sistema Attività AP / plasmina e di IGF-1 in queste cellule è aumentato. L'osservazione di CI Westacott ed altri (1997) può essere spiegata da un aumento dell'attività della proteasi nelle cellule ossee subcondrali.

Non è noto se l'osteoartrosi determini cambiamenti nell'osso subcondrale o contribuisca alla sua progressione. DK Dedrick et al (1993) ha dimostrato che nei cani con osteoartrite indotta chirurgicamente ispessimento dell'osso subcondrale non è un prerequisito per lo sviluppo di cambiamenti osteoartrozpodobnyh nella cartilagine articolare, ma contribuisce alla progressione di processi degenerativi della cartilagine. I risultati dello studio di A. Sa'ied e coautori (1997) contraddicono i dati dello studio precedente. Utilizzando ecografia 50 MHz per la valutazione dei cambiamenti morfologici iniziali e loro progressione nella cartilagine articolare e dell'osso in osteoartrite indotta iniezioni di acido monoyoduksusnoy sperimentali nell'articolazione del ginocchio di ratti, abbiamo dimostrato cambiamenti di processo simultanei in osso e cartilagine durante i primi tre giorni dopo l'iniezione.

Osteoblasti secernono fattori di crescita e citochine che partecipano al rimodellamento locale del tessuto osseo, che può contribuire al rimodellamento del tessuto cartilagineo in un apposito "peso carrier" giunti dopo la loro penetrazione attraverso microfratture nello strato calcificato di cartilagine. Inoltre, i prodotti della secrezione delle cellule ossee si trovano nel liquido sinoviale. I prodotti più probabili secreti osteoblasti anomale in grado di eseguire il processo di rimodellamento della cartilagine locale sono proteine morfometrici TGF-b e delle ossa (ILC). Entrambi sono rappresentante della famiglia di TGF assegnato e condrociti e osteoblasti, ed entrambi sono in grado di modificare sia rimodellamento osseo e cartilagine. J. Martel Pelletier et al (1997) hanno osservato un aumento dei livelli di TGF-P nell'osso subcondrale espianti pazienti con osteoartrosi, rispetto agli individui sani, che indica un possibile ruolo di questo fattore di crescita nella patogenesi della osteoartrite. L'IGF è prodotto anche dagli osteoblasti. Nella cultura di osteoblasti-simili derivati da pazienti con osteoartrosi, ha trovato un aumento dei livelli di IGF che alterano il metabolismo della cartilagine.

TGF-b, IGF, la Commissione e le citochine prodotte da osteoblasti nell'osso subcondrale, può influenzare la produzione di collagenasi e altri enzimi proteolitici nella cartilagine, che a sua volta, può contribuire al rimodellamento / degradazione della matrice cartilaginea. Non è chiaro se gli osteoblasti si sviluppino con il fattore stimolante la colonia dei macrofagi OA (M-CSF - stimolatore di riassorbimento osseo) rispetto alle cellule normali. Risultati ricerca AG Uitterlinden e collaboratori (1997) hanno dimostrato che un ruolo nella formazione di recettori osteofiti può giocare una vitamina D che sono espressi da osteoblasti e regolare l'espressione di diversi fattori sintetizzati da queste cellule, che spiega in parte il ruolo degli osteoblasti nella patogenesi della malattia.

Visti i risultati degli studi di cui sopra, G. Hilal et al (1998), J. Martel-Pelletier et al (1997) hanno proposto la seguente relazione ipotesi di lavoro di rimodellamento dell'osso subcondrale e della cartilagine articolare adeguato in osteoartrite. In uno stadio iniziale o esteso della patogenesi dell'OA, il processo di rimodellamento del tessuto osseo nell'osso subcondrale viene intensificato. Carico simultaneamente ripetitivo porta a microfratture e / o l'aspetto del sistema squilibrio IGF / IGF-svyazyvayushy proteine (IGFBP) locali dovute ad una risposta anormale di osteoblasti osso subcondrale, che promuove la sua sclerosi. Quest'ultimo a sua volta può contribuire alla comparsa di micro-fratture della corretta cartilagine e danni alla sua matrice.

In condizioni normali questo danno viene eliminato dalla sintesi locale e dal rilascio di IGF-1 e proteina legante l'IGF, che stimolano la formazione di ECM della cartilagine articolare. Allo stesso tempo, il sistema PD promuove la crescita delle cellule ossee subcondrale e la formazione della matrice ossea. Attività anabolica di IGF-sistema aumentata osso subcondrale nei pazienti osteoartrite, considerando attivazione locale SA sistema / plasmina (regolatore locale di IGF-sistema) nella cartilagine articolare provoca sue modifiche locali. In osteoblasti in osteoartrite IGF-1 fornisce la regolazione di tipo P plasmina risposte positive, quindi può inibire rimodellamento del tessuto osseo, che finisce per la sclerosi subcondrale. Così, nelle ossa e cartilagine induzione locale di conduttori IGF-1 iproteaz, da un lato, il danno alla cartilagine, l'altro - ad un ispessimento dell'osso subcondrale, quest'ultimo a sua volta promuove ulteriori danni cartilagine. Lo squilibrio tra il danno della cartilagine associata a sclerosi subcondrale, e la sua capacità di riparazione, porta a cambiamenti progressivi ECM cartilagine e allo sviluppo di osteoartrite. Secondo gli autori, questa ipotesi spiega anche la lenta progressione della malattia.