Остеоартроз: Вплив меніскектомії на суглобовий хрящ

Як зазначалося раніше, суглобові меніски відіграють важливу роль у нормальному функціонуванні суглобів. Меніски – це структури, які збільшують конгруентність суглобових поверхонь стегнової та великогомілкової кісток, підвищують латеральну стабільність, покращують розподіл синовіальної рідини та обмін поживними речовинами із суглобовим хрящем. Повна або часткова меніскектомія призводить до зміни напрямку навантаження на суглобову поверхню великогомілкової кістки, що призводить до дегенерації суглобового хряща.

Багато досліджень було присвячено вивченню впливу меніскектомії на біомеханіку суглоба, а також індукції дегенеративних процесів у суглобовому хрящі та субхондральній кістці у тварин (зазвичай собак та овець). Спочатку дослідники проводили ектомію медіального меніска колінного суглоба, але пізніше було виявлено, що ектомія латерального меніска призводить до швидшого розвитку остеоартриту.

Використовуючи латеральну меніскектомію у овець, Літтл та ін. (1997) досліджували зміни в суглобовому хрящі та субхондральній кістці з кількох ділянок колінного суглоба. Типовими гістологічними знахідками, що ілюструють викликані зміни в суглобовому хрящі через 6 місяців після операції, були зношування хряща, зниження концентрації протеогліканів та зниження кількості хондроцитів. Під ділянками зміненого хряща в субхондральній кістці відзначалося проростання капілярів у кальцифіковану хрящову зону, зміщення «хвилястої облямівки» назовні та потовщення губчастої речовини субхондральної кістки.

У дослідженні П. Гхоша та ін. (1998) було показано, що через 9 місяців після латеральної меніскектомії у овець спостерігаються ознаки ремоделювання субхондральної кістки та збільшення її мінеральної щільності внаслідок дегенерації суглобового хряща. У зонах, що піддаються аномально високому механічному навантаженню внаслідок видалення латерального меніска (латерального виростка стегнової кістки та латеральної пластинки великогомілкової кістки), було виявлено підвищений синтез протеогліканів, що містять дерматансульфат, хоча підвищений синтез протеогліканів того ж типу було виявлено також у хрящі медіальної пластинки. Виявилося, що протеоглікани, що містять дерматансульфат, представлені переважно декорином. Його найвища концентрація була виявлена в середній та глибокій зонах суглобового хряща.

Поряд зі збільшенням синтезу протеогліканів, що містять дерматансульфат, у ділянках хряща, що несуть високе навантаження, внаслідок видалення латерального меніска, було виявлено підвищений катаболізм агрекану, про що свідчить вивільнення його фрагментів у живильне середовище з хрящових експлантатів, а також висока активність ММП та агреканаз. Оскільки запальна активність у цій моделі остеоартрозу була мінімальною, автори припустили, що джерелом ферментів є хондроцити.

Хоча багато питань залишаються без відповідей, описані вище дослідження розкривають можливу роль біомеханічних факторів у патогенезі остеоартриту. Зрозуміло, що хондроцити здатні «відчувати» механічні властивості навколишнього середовища, реагуючи на зміни синтезом позаклітинного матриксу (ECM), який може витримувати більші навантаження і таким чином запобігати пошкодженню хряща. У молодих тварин помірні фізичні навантаження індукували синтез багатого на агрекани ECM. Ця гіпертрофічна (або адаптивна) фаза реакції хондроцитів може тривати кілька років, забезпечуючи стабільний рівень механічного навантаження на суглобовий хрящ. Однак, порушення цього балансу через збільшення інтенсивності або тривалості навантаження, або зміни нормальної біомеханіки суглобів після травми або операції, або зниження здатності хондроцитів посилювати синтез ECM у відповідь на збільшення навантаження (під час старіння), дія ендокринних факторів тягне за собою значні зміни на клітинному та матриксічному рівнях: пригнічується синтез протеогліканів та колагену II типу, а стимулюється синтез декорину та колагену I, III та X типів. Одночасно зі зміною біосинтезу збільшується катаболізм позаклітинного матрикса (ECM), а також рівень MMP та агреканаз. Невідомо, як механічне навантаження сприяє резорбції навколишнього ECM хондроцитами; цей процес, ймовірно, опосередковується простаноїдами, цитокінами (такими як IL-1β або TNF-α), та вільними кисневими радикалами. Тут необхідно згадати про роль синовіту при остеоартриті, оскільки найімовірнішим джерелом вищезгаданих медіаторів катаболізму можуть бути макрофагоподібні синовоцити та лейкоцити, що інфільтрують синовіальну оболонку суглоба.

Дослідження О. Д. Крісмана та ін. (1981) показало, що травматична травма суглоба стимулює вироблення попередника простагландинів – арахідонової кислоти. Мембрани пошкоджених хондроцитів вважаються джерелом арахідонової кислоти. Загальновідомо, що арахідонова кислота швидко перетворюється на простагландини ферментом циклооксигеназою (COX). Було продемонстровано, що простагландини, зокрема PGE2 _, взаємодіють з рецепторами хондроцитів, змінюючи експресію їхніх генів. Однак залишається незрозумілим, чи стимулює арахідонова кислота, чи пригнічує вироблення протеїназ та агреканаз. Попередні дослідження показали, що PGE2 _{збільшує} вироблення MMP та викликає деградацію суглобового хряща. Згідно з результатами інших досліджень, PGE2 _має анаболічний ефект на позаклітинний матрикс (ECM), а також сприяє цілісності ECM, пригнічуючи вироблення цитокінів хондроцитами. Можливо, що суперечливі результати цих досліджень зумовлені різними концентраціями PGE2, _{що використовуються} в них.

Невелика кількість IL-1β (основного цитокіну, що стимулює синтез і вивільнення MMP, а також пригнічує активність їх природних інгібіторів) може утворюватися у відповідь на пошкодження суглобового хряща, що призводить до подальшої деградації тканин.

Таким чином, дослідження, описані в цьому розділі, показали, що підтримка підпорогового динамічного навантаження на суглоб викликає проліферацію хондроцитів, здатних витримувати нові механічні умови, що означає настання гіпертрофічної стадії остеоартрозу. Гіпертрофовані хондроцити – це клітини на останній стадії диференціації, що означає зміну експресії генів основних матриксних елементів у них. Тому пригнічується синтез агреканових протеогліканів та колагену II типу, а також посилюється синтез декорину, колагенів I, III та X типів.

Зниження вмісту агрекану та колагену II типу в позаклітинному матеріалі (ЕЗМ), пов'язане з порушенням балансу між процесами синтезу та деградації, надає суглобовому хрящу властивість неадекватної реакції на механічне напруження. В результаті хондроцити стають незахищеними, процес переходить до третьої, катаболічної стадії, що характеризується надмірною протеолітичною активністю та секрецією аутокринних та паракринних регуляторних факторів. Морфологічно ця стадія характеризується руйнуванням ЕЗМ суглобового хряща; клінічно це відповідає маніфестному остеоартрозу. Ця гіпотеза, звичайно, являє собою спрощене бачення всіх складних процесів, що відбуваються при остеоартрозі, але вона узагальнює сучасне уявлення про патобіологію остеоартрозу.

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