Osteoartrite: effetto della meniscectomia sulla cartilagine articolare

Come affermato in precedenza, i menischi articolari svolgono un ruolo importante nella normale funzionalità articolare. I menischi sono strutture che aumentano la congruenza delle superfici articolari di femore e tibia, migliorano la stabilità laterale e migliorano la distribuzione del liquido sinoviale e lo scambio di nutrienti con la cartilagine articolare. La meniscectomia totale o parziale comporta un cambiamento nella direzione del carico sulla superficie articolare della tibia, con conseguente degenerazione della cartilagine articolare.

Molti studi sono stati dedicati allo studio dell'effetto della meniscectomia sulla biomeccanica dell'articolazione, nonché all'induzione di processi degenerativi nella cartilagine articolare e nell'osso subcondrale negli animali (solitamente cani e pecore). Inizialmente, i ricercatori hanno eseguito un'ectomia del menisco mediale dell'articolazione del ginocchio, ma in seguito si è scoperto che un'ectomia del menisco laterale porta a uno sviluppo più rapido dell'osteoartrite.

Utilizzando la meniscectomia laterale negli ovini, Little et al. (1997) hanno esaminato le alterazioni della cartilagine articolare e dell'osso subcondrale in diverse aree dell'articolazione del ginocchio. I tipici reperti istologici che illustravano le alterazioni indotte nella cartilagine articolare 6 mesi dopo l'intervento chirurgico erano la sfilacciatura della cartilagine, la riduzione della concentrazione di proteoglicani e la riduzione della conta dei condrociti. Sotto le aree di cartilagine alterata nell'osso subcondrale, si è osservata la crescita capillare nella zona di cartilagine calcificata, lo spostamento verso l'esterno del "margine ondulato" e l'ispessimento della sostanza spugnosa dell'osso subcondrale.

Nello studio di P. Ghosh et al. (1998) è stato dimostrato che 9 mesi dopo la meniscectomia laterale negli ovini si osservano segni di rimodellamento dell'osso subcondrale e un aumento della sua densità minerale secondario alla degenerazione della cartilagine articolare. Nelle zone soggette a carico meccanico anormalmente elevato a causa della rimozione del menisco laterale (condilo laterale del femore e lamina laterale della tibia), è stata riscontrata un'aumentata sintesi di proteoglicani contenenti dermatan solfato, sebbene un'aumentata sintesi di proteoglicani dello stesso tipo sia stata riscontrata anche nella cartilagine della lamina mediale. È emerso che i proteoglicani contenenti dermatan solfato sono rappresentati principalmente dalla decorina. La sua concentrazione più elevata è stata riscontrata nelle zone medie e profonde della cartilagine articolare.

Parallelamente all'aumento della sintesi di proteoglicani contenenti dermatan solfato nelle aree cartilaginee sottoposte a carico elevato a seguito della rimozione del menisco laterale, è stato rilevato un aumento del catabolismo dell'aggrecano, come dimostrato dal rilascio dei suoi frammenti nel mezzo nutritivo dagli espianti cartilaginei, nonché da un'elevata attività di MMP e aggrecanasi. Poiché l'attività infiammatoria in questo modello di osteoartrosi era minima, gli autori hanno ipotizzato che i condrociti fossero la fonte degli enzimi.

Sebbene rimangano molti interrogativi senza risposta, gli studi sopra descritti rivelano un possibile ruolo dei fattori biomeccanici nella patogenesi dell'osteoartrite. È chiaro che i condrociti sono in grado di "percepire" le proprietà meccaniche dell'ambiente circostante, rispondendo ai cambiamenti sintetizzando una matrice extracellulare (ECM) in grado di sopportare carichi maggiori e quindi prevenire il danno cartilagineo. Negli animali giovani, l'esercizio fisico moderato ha indotto la sintesi di ECM ricca di aggrecani. Questa fase ipertrofica (o adattativa) della risposta dei condrociti può durare diversi anni, fornendo un livello stabile di carico meccanico sulla cartilagine articolare. Tuttavia, l'alterazione di questo equilibrio dovuta a un'aumentata intensità o durata del carico, o a modifiche della normale biomeccanica articolare dopo un infortunio o un intervento chirurgico, o a una diminuzione della capacità dei condrociti di aumentare la sintesi dell'ECM in risposta a un carico aumentato (durante l'invecchiamento), comporta l'azione di fattori endocrini che comportano cambiamenti significativi a livello cellulare e di matrice: la sintesi di proteoglicani e collagene di tipo II viene inibita e la sintesi di decorina e collagene di tipo I, III e X viene stimolata. Contemporaneamente al cambiamento nella biosintesi, aumenta il catabolismo dell'ECM, così come il livello di MMP e aggrecanasi. Non è noto come il carico meccanico promuova il riassorbimento dell'ECM circostante da parte dei condrociti; questo processo è probabilmente mediato da prostanoidi, citochine (come IL-1p o TNF-α e radicali liberi dell'ossigeno). Qui è necessario menzionare il ruolo della sinovite nell'osteoartrite, poiché la fonte più probabile dei mediatori del catabolismo sopra menzionati potrebbero essere i sinovociti e i leucociti di tipo macrofago che infiltrano la membrana sinoviale dell'articolazione.

Uno studio di OD Chrisman et al. (1981) ha dimostrato che le lesioni articolari traumatiche stimolano la produzione di un precursore delle prostaglandine, l'acido arachidonico. Le membrane dei condrociti danneggiati sono considerate la fonte di acido arachidonico. È noto che l'acido arachidonico viene rapidamente convertito in prostaglandine dall'enzima cicloossigenasi (COX). È stato dimostrato che le prostaglandine, in particolare la PGE2 _, interagiscono con i recettori dei condrociti, modificando l'espressione dei loro geni. Tuttavia, non è chiaro se l'acido arachidonico stimoli o inibisca la produzione di proteinasi e aggrecanasi. Studi precedenti hanno dimostrato che la PGE2 _aumenta la produzione di MMP e causa la degradazione della cartilagine articolare. Secondo i risultati di altri studi, la PGE2 _ha un effetto anabolizzante sulla matrice extracellulare (ECM) e ne promuove l'integrità, inibendo la produzione di citochine da parte dei condrociti. È possibile che i risultati contrastanti di questi studi siano dovuti alle diverse concentrazioni di PGE2 in essi _utilizzate.

Una piccola quantità di IL-1β (la principale citochina che stimola la sintesi e il rilascio di MMP, oltre a inibire l'attività dei loro inibitori naturali) può formarsi in risposta al danno alla cartilagine articolare, portando a un'ulteriore degradazione dei tessuti.

Pertanto, gli studi descritti in questa sezione hanno dimostrato che il mantenimento di un carico dinamico sottosoglia sull'articolazione provoca la proliferazione di condrociti in grado di resistere a nuove condizioni meccaniche, il che significa l'inizio della fase ipertrofica dell'osteoartrosi. I condrociti ipertrofici sono cellule nell'ultima fase di differenziazione, il che significa che l'espressione dei geni dei principali elementi della matrice in essi contenuti è alterata. Pertanto, la sintesi di aggrecani proteoglicani e collagene di tipo II è inibita e quella di decorina, collageni di tipo I, III e X è aumentata.

Una diminuzione del contenuto di aggrecano e collagene di tipo II nella matrice extracellulare (ECM), associata a uno squilibrio tra i processi di sintesi e degradazione, conferisce alla cartilagine articolare la proprietà di rispondere in modo inadeguato allo stress meccanico. Di conseguenza, i condrociti perdono la loro protezione e il processo passa alla terza fase, quella catabolica, caratterizzata da un'eccessiva attività proteolitica e dalla secrezione di fattori regolatori autocrini e paracrini. Morfologicamente, questa fase è caratterizzata dalla distruzione della matrice extracellulare (ECM) della cartilagine articolare; clinicamente, corrisponde a un'osteoartrosi manifesta. Questa ipotesi, ovviamente, rappresenta una visione semplificata di tutti i complessi processi che si verificano nell'osteoartrosi, ma generalizza il concetto moderno di patobiologia dell'osteoartrosi.

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