Rollen av förändringar i subchondralbenet i patogenesen av artros

Tillsammans med degenerering av ledbrusk, involverar den patologiska processen i artros den underliggande benvävnaden. Det föreslås att förtjockningen av subchondralplattan främjar utvecklingen av artros. När osteoartrit utvecklas, är ledbrusk, som är ett föremål för mekanisk och kemisk stress, långsamt eroderad på grund av en obalans i katabolism och bruskreparationer. I synnerhet bidrar mekanisk spänning i förhållande till ledens "viktbärande" kroppsmassa till bildandet av ett stort antal mikrofrakturer i subchondralplattan och brosk. När ledbrusk eroderas, skleros av subchondralbenet ökar, ökar benvävnadens styvhet, vilket i sin tur bidrar till en ytterligare störning av ledbroskstrukturen. Emellertid förblir frågan om den primära eller sekundära naturen hos förändringar i subchondralbenet i osteoartros kvarstående.

Fram till nyligen troddes det att de radiografiskt bestämda förändringarna i den svampiga substansen i subchondralbenet, såsom skleros eller cystbildning, hos patienter med artros är sekundära. Resultaten av kliniska och experimentella studier indikerar emellertid en möjlig initierande roll av subchondral ben i patogenesen av artros. En möjlig mekanism är en kraftig ökning i styvhetsgradienten hos subchondralbenet på grund av att integriteten hos den korrekta broskvävnaden beror på de mekaniska egenskaperna hos sin benbädd. Studier i primater har visat att förändringar i subchondralbenet kan föregå förändringar i ledbrusk. Beviset i modellerna av osteoartros hos djur och kliniska studier av bevis till stöd för denna hypotes och mot det förvärrade bara diskussionen. Tjocklek av trabekula i subchondralbenet åtföljs inte alltid av en ökning av mineralisering av benvävnad, eller snarare en ökning av osteoidens volym. Detta tecken på onormal mineralisering indikerar att en störning i reglering av benreformering är en integrerad del av osteoartros och stöder också begreppet benvävnadsdefekt vid artros. J. Dequeker-gruppen (1989) ser den senare som en "generaliserad metabolisk bensjukdom".

Benvävnad uppdateras ständigt. Denna dynamiska process, kallad benreformering, är en komplex sekvens av processer för resorption och mineralisering. Osteoklaster resorberar ben, och osteoblaster utsöndra proteiner, som bildar den primära organiska komponenten för mineralisering. Utbildning och benresorption av en slump stöter på skelettet, det är - en programmerad process som sker i olika delar av skelettet, så kallade benremodellering enheter. I början av cykeln visas osteoklaster på den inaktiva ytan; Inom 2 veckor bildar de en tunnel i det kortikala benskiktet eller lacuna på ytan av trabekulärt ben. Frekvensen för aktivering av nya benreparationsenheter bestämmer graden av benvävnadsförnyelse. En frisk ung man processerna för bildning och benresorption är i balans, underhålls normal benmassa. Den hormonella regleringen av benresorption minst PTH och PGE ₂, deltog inte bara av osteoklaster och osteoblaster, men effekten av dessa hormoner släpps faktorer som stimulerar benresorption av osteoklaster. Närvarande finns det mer än 12 lokal och systemisk regulator av bentillväxt påverkar dess ombyggnad, i synnerhet PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, kalcitonin, tillväxthormon, glukokortikoider, sköldkörtelhormoner, insulin, IGF (1 och 2), östrogener, PGE ₂, androgener.

Benceller släpper ut ett antal proteiner och cytokiner, som utför endokrin reglering och signalöverföring. Proteiner framställda av osteoblaster innefattar benmatrisproteiner, såsom kollagen, osteopontin, osteokalcin, bensialoproteiner. Dessutom frigör dessa celler proteaser både i aktiv och latent form, vilka deltar i processen med benreformering - MMP, komponenter i plasminogenaktivatorns (AP) / plasminaktivatorsystem. De cytokiner som frigörs av osteoblaster kan verka både genom autokrina mekanismer och parakrina till lokala celler (andra osteoblaster, osteoklaster).

Det är inte känt vilken väg att reglera dessa signaler - mekanisk påfrestning eller andra kemiska signaler som induceras genom mekanisk påfrestning. Det är emellertid känt att upprepad mekanisk stress orsakar lokal proliferation av benceller och / eller proteiner. Under betingelser in vivo mekanisk belastning som kan aktivera osteoblaster, för att öka nivån av cykliska nukleotider producera prostaglandiner och inducera morfologiska förändringar i samband med benremodellering. Under betingelser in vitro mekanisk påfrestning inducerar osteoblast proliferation kultur, mRNA-expression av skelett proteiner involverade i bildandet av osteoid mineralisering och i processen, frisläppandet av lokala tillväxtfaktorer såsom IGF-1 och IGF-2, och adhesionsmolekyler. Överföringen av en signal om mekanisk spänning kan åstadkommas genom mekaniskt känsliga jonkanaler.

Det finns indirekt bevis på nedsatt osteoblastfunktion vid artros. G. Gevers och J. Dequeker (1987) har visat en ökning i serum osteokalcin hos kvinnor med artros i lederna i händerna, såväl som explantat kortikal benyta, vilket tyder på att patologin av benvävnaden kan vara en del av osteoartrit. Vid obduktion fann inte bara en förtjockning av det subkondrala benet, men en onormalt låg halt av lårbenshuvudet mineral. I marsvin med kirurgiskt inducerad artros med användning av datortomografi visade en signifikant förtjockning av det subkondrala benet fraktionen i zonen. En obalans mellan kollagen och icke-kollagena (osteokalcin etc) Proteiner kan öka benvolymen, men påverkar inte dess mineraldensitet. Enligt M. Shimizu et al (1993), framskridandet av de degenerativa förändringar i ledbrosk som är förknippade med mer intensiv remodellering av det subkondrala benet och öka dess styvhet, vilket också tyder på en defekt i benceller i osteoartrit. Enligt den föreslagna V. Lee och M. Aspden (1997) hypotesen om defekt proliferation av benceller kan leda till en ökning i hårdhet av ben, men orsakar inte en ökning av dess mineraldensitet.

CI Westacott et al (1997) hypotesen att de onormala osteoblaster direkt påverka metabolismen av brosk. Odling osteoblaster hos patienter med artros kondrocyter med människor som inte har ledsjukdomar, observerade författarna en betydande förändring i frisättning av glykosaminoglykaner normal broskvävnad in vitro, men nivån på cytokinfrisättning oförändrad. G. Hilal et al (1998) visade att odling av osteoblaster subkondralt ben av patienter med artros in vitro har en förändrad metabolism - Systemaktivitets AP / plasmin och IGF-1 i dessa celler ökas. Observationen av CI Westacott et al (1997) kan förklaras av en ökning av proteasaktivitet i subkondrala benceller.

Det är fortfarande okänt om osteoartros initierar förändringar i subchondralbenet eller bidrar till dess progression. DK Dedrick et al (1993) visade att hundar med kirurgiskt inducerad artros subkondrala benet förtjockning är inte en förutsättning för utvecklingen av osteoartrozpodobnyh förändringar i ledbrosk, men bidrar till utvecklingen av degenerativa processer i brosk. Resultaten av studien av A. Sa'ied och medförfattare (1997) motsäger data från den tidigare studien. Med användning av ekografi 50 MHz för utvärdering av initiala morfologiska förändringar och deras progression i ledbrosk och ben i experimentella artros inducerad monoyoduksusnoy syra injektioner i knäleden hos råttor, har vi visat samtidiga processförändringar i ben och brosk under de första tre dagarna efter injektion.

Osteoblaster utsöndrar tillväxtfaktorer och cytokiner som deltar i den lokala remodellering av benvävnad, vilket kan bidra till ombyggnad av broskvävnad i en lämplig "bärare vikt" fogar efter deras penetrering genom mikrosprickor i det förkalkade lagret av brosk. Dessutom finns produkterna från bencellsekretion i synovialvätskan. De mest sannolika produkterna utsöndras onormala osteoblaster kunna köra lokala processen ombyggnad brosk är TGF-b och ben morfometriska proteiner (ILC). Båda är representativa för familjen TGF fördelas och kondrocyter och osteoblaster, och båda är i stånd att modifiera både benremodellering och brosk. J. Martel Pelletier et al (1997) observerade en ökning av TGF-P-nivåer i det subkondrala benet explantat osteoartrit patienter jämfört med friska individer, vilket tyder på en möjlig roll för denna tillväxtfaktor i patogenesen av osteoartrit. IGF produceras också av osteoblaster. I kulturen av osteoblastliknande celler härledda från patienter med artros, fann ökade nivåer av IGF som förändrar metabolismen av brosk.

TGF-b, IGF, kommissionen och de cytokiner som produceras av osteoblaster i det subkondrala benet, kan påverka produktionen av kollagenas och andra proteolytiska enzymer i brosk, vilket i sin tur, kan bidra till ombyggnad / nedbrytning av broskmatrisen. Det är oklart om de osteoblaster producerar OA mindre makrofagkolonistimulerande faktor (M-CSF - en stimulator av benresorption) än normala celler. Forskningsresultat AG Uitterlinden och medarbetare (1997) visade att en roll i bildandet av osteofyter receptorer kan spela en vitamin D, vilka uttrycks av osteoblaster och reglera uttrycket av flera faktorer som syntetiseras av dessa celler, som delvis förklarar rollen av osteoblaster i patogenesen av denna sjukdom.

Ges resultaten av ovanstående studier, G. Hilal et al (1998), J. Martel-Pelletier et al (1997) har föreslagit följande arbetshypotes förhållande remodeling subkondralt ben och ledbrosk korrekt i osteoartrit. I ett tidigt eller framskridet stadium av OA patogenes intensifierat ombyggnad av benvävnad i det subkondrala benet. Samtidigt repetitiv belastning leder till lokala mikrofrakturer och / eller utseende hos systemet obalans IGF / IGF-svyazyvayushy protein (IGFBP) på grund av en onormal reaktion av osteoblaster subkondralt ben, vilket främjar dess skleros. Den senare kan i sin tur bidra till utseendet av mikrofrakturer av det korrekta brosket och skada på dess matris.

Under normala förhållanden elimineras denna skada genom lokal syntes och frisättning av IGF-1 och IGF-bindande protein, vilket stimulerar bildandet av ECM av ledbrusk. Samtidigt främjar PD-systemet tillväxten av subchondrala benceller och bildandet av benmatris. Anabola aktiviteten av IGF-systemet ökade subkondrala benet i patienter med artros, medan lokala aktiverings SA system / plasmin (lokal regulator av IGF-systemet) i ledbrosket orsakar dess lokala förändringar. I osteoblaster i artros IGF-1 ger en reglering av AP plasmin typ positiv återkoppling, och därför kan hämma remodellering av benvävnad, vilket slutligen leder till det subkondrala skleros. Således, i ben och brosk lokal induktion av IGF-1 iproteaz leder, å ena sidan, den skada på brosk, den andra - till en förtjockning av det subkondrala benet, varvid den senare i sin tur främjar ytterligare broskskador. Obalansen mellan broskskada i samband med subkondral skleros och dess reparation kapacitet leder till progressiva förändringar i brosket ECM och till utvecklingen av artros. Enligt författarna förklarar denna hypotes också den långsamma utvecklingen av sjukdomen.