Остеоартрит: влияние на менискектомията върху ставния хрущял

Както бе посочено по-рано, ставните менискуси играят важна роля за нормалната функция на ставите. Менискусите са структури, които увеличават конгруентността на ставните повърхности на бедрената кост и пищяла, подобряват страничната стабилност и подобряват разпределението на синовиалната течност и обмена на хранителни вещества със ставния хрущял. Пълната или частична менисектомия води до промяна в посоката на натоварването върху ставната повърхност на пищяла, което води до дегенерация на ставния хрущял.

Много изследвания са посветени на изучаването на ефекта от менисектомията върху биомеханиката на ставата, както и на индуцирането на дегенеративни процеси в ставния хрущял и субхондралната кост при животни (обикновено кучета и овце). Първоначално изследователите са извършвали ектомия на медиалния менискус на колянната става, но по-късно е установено, че ектомията на латералния менискус води до по-бързо развитие на остеоартрит.

Използвайки латерална менисектомия при овце, Little et al. (1997) изследват промените в ставния хрущял и субхондралната кост от няколко области на колянната става. Типични хистологични находки, илюстриращи индуцираните промени в ставния хрущял 6 месеца след операцията, са разрушаване на хрущяла, намалена концентрация на протеогликани и намален брой хондроцити. Под областите на променен хрущял в субхондралната кост са наблюдавани капилярни разраствания в калцираната хрущялна зона, изместване навън на „вълнообразната граница“ и удебеляване на гъбестото вещество на субхондралната кост.

В проучването на P. Ghosh et al. (1998) е показано, че 9 месеца след латерална менисектомия при овце има признаци на субхондрално костно ремоделиране и повишаване на минералната ѝ плътност, вторично на дегенерация на ставния хрущял. В зони, подложени на необичайно високо механично натоварване поради отстраняване на латералния менискус (латерален кондил на бедрената кост и латерална пластина на тибията), е установен повишен синтез на протеогликани, съдържащи дерматан сулфат, въпреки че повишен синтез на протеогликани от същия тип е установен и в хрущяла на медиалната пластина. Оказа се, че протеогликаните, съдържащи дерматан сулфат, са представени главно от декорин. Най-високата му концентрация е установена в средните и дълбоките зони на ставния хрущял.

Наред с увеличаването на синтеза на протеогликани, съдържащи дерматан сулфат, в областите на хрущяла, носещи високо натоварване, поради отстраняването на латералния менискус, е установен повишен катаболизъм на агрекана, както се вижда от освобождаването на неговите фрагменти в хранителната среда от хрущялни експлантати, както и висока активност на MMP и агреканази. Тъй като възпалителната активност в този модел на остеоартроза е минимална, авторите предполагат, че хондроцитите са източникът на ензимите.

Въпреки че остават много неотговорени въпроси, описаните по-горе изследвания разкриват възможна роля на биомеханичните фактори в патогенезата на остеоартрита. Ясно е, че хондроцитите са способни да „усетят“ механичните свойства на средата си, реагирайки на промените чрез синтезиране на извънклетъчната матриксна мембрана (ECM), която може да издържи на по-големи натоварвания и по този начин да предотврати увреждането на хрущяла. При млади животни умерените физически упражнения индуцират синтеза на богата на агрекан ECM. Тази хипертрофична (или адаптивна) фаза на хондроцитен отговор може да продължи няколко години, осигурявайки стабилно ниво на механично натоварване върху ставния хрущял. Въпреки това, нарушаването на този баланс поради повишена интензивност или продължителност на натоварването, или промени в нормалната биомеханика на ставите след травма или операция, или намаляване на способността на хондроцитите да усилят синтеза на ECM в отговор на повишено натоварване (по време на стареене), действието на ендокринните фактори води до значителни промени на клетъчно и матриксно ниво: синтезът на протеогликани и колаген тип II се инхибира и се стимулира синтезът на декорин и колаген тип I, III и X. Едновременно с промяната в биосинтеза, катаболизмът на извънклетъчната матрикса (ECM) се увеличава, както и нивото на MMP и агреканазите. Не е известно как механичното натоварване насърчава резорбцията на околния ECM от хондроцитите; този процес вероятно се медиира от простаноиди, цитокини (като IL-1β или TNF-α) и свободни кислородни радикали. Тук е необходимо да се спомене ролята на синовита при остеоартрит, тъй като най-вероятният източник на гореспоменатите медиатори на катаболизма могат да бъдат макрофагоподобни синовоцити и левкоцити, инфилтриращи синовиалната мембрана на ставата.

Проучване на OD Chrisman et al. (1981) показва, че травматичното увреждане на ставите стимулира производството на простагландинов прекурсор, арахидонова киселина. Мембраните на увредените хондроцити се считат за източник на арахидонова киселина. Добре известно е, че арахидоновата киселина бързо се превръща в простагландини от ензима циклооксигеназа (COX). Доказано е, че простагландините, по-специално PGE2 _, взаимодействат с хондроцитните рецептори, променяйки експресията на техните гени. Остава обаче неясно дали арахидоновата киселина стимулира или инхибира производството на протеинази и агреканази. По-ранни проучвания показват, че PGE2 _{увеличава} производството на MMP и причинява разграждане на ставния хрущял. Според резултатите от други проучвания, PGE2 _има анаболен ефект върху извънклетъчната мембрана (ECM), а също така насърчава целостта на ECM, инхибирайки производството на цитокини от хондроцитите. Възможно е противоречивите резултати от тези проучвания да се дължат на различните концентрации на PGE2, _{използвани} в тях.

Малко количество IL-1β (основният цитокин, който стимулира синтеза и освобождаването на MMP, както и инхибира активността на техните естествени инхибитори) може да се образува в отговор на увреждане на ставния хрущял, което води до по-нататъшно разграждане на тъканите.

По този начин, проучванията, описани в този раздел, показват, че поддържането на подпрагово динамично натоварване върху ставата причинява пролиферация на хондроцити, способни да издържат на нови механични условия, което означава настъпване на хипертрофичния стадий на остеоартроза. Хипертрофираните хондроцити са клетки в последния етап на диференциация, което означава, че експресията на гените на основните матрични елементи в тях е променена. Следователно, синтезът на агреканови протеогликани и колаген тип II е инхибиран, а синтезът на декорин, колагени I, III и X тип е повишен.

Намаляването на съдържанието на агрекан и колаген тип II в извънклетъчната мембрана (ВКМ), свързано с дисбаланс между процесите на синтез и разграждане, придава на ставния хрущял свойството да реагира неадекватно на механично натоварване. В резултат на това хондроцитите стават незащитени, процесът преминава в третия, катаболен етап, характеризиращ се с прекомерна протеолитична активност и секреция на автокринни и паракринни регулаторни фактори. Морфологично този етап се характеризира с разрушаване на ВКМ на ставния хрущял; клинично това съответства на манифестна остеоартроза. Тази хипотеза, разбира се, представлява опростена визия за всички сложни процеси, протичащи при остеоартроза, но обобщава съвременната концепция за патобиологията на остеоартрозата.

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