Ang papel na ginagampanan ng mga pagbabago sa subchondral bone sa pathogenesis ng osteoarthritis

Kasama ang pagkabulok ng articular cartilage, ang pathological na proseso sa osteoarthritis ay nagsasangkot sa pinagbabatayan ng tissue ng buto. Iminumungkahi na ang pagpapaputi ng subchondral plate ay nagtataguyod ng pag-unlad ng osteoarthritis. Habang ang osteoarthritis ay umuunlad, ang articular cartilage, na isang bagay para sa mekanikal at kemikal na pagkapagod, ay unti-unting nabawasan dahil sa kawalan ng timbang sa mga proseso ng catabolism at pagkumpuni ng kartilago. Sa partikular, ang mekanikal na stress na may kaugnayan sa "mass-bearing" na katawan ng masa ng mga joints ay tumutulong sa pagbuo ng isang malaking bilang ng mga micro-fractures sa subchondral plate at kartilago. Habang umiikot ang articular cartilage, ang sclerosis ng subchondral bone ay umuunlad, ang pagtaas ng tisyu ng buto ay nagdaragdag, na kung saan ay nag-aambag sa isang karagdagang pagkagambala sa articular na kartilago na istraktura. Gayunpaman, ang tanong ng pangunahing o pangalawang katangian ng mga pagbabago sa subchondral bone sa osteoarthrosis ay nananatiling hindi nalulutas.

Hanggang kamakailan, pinaniniwalaan na ang tinutukoy ng radiographically na pagbabago sa espongy substance ng subchondral bone, tulad ng sclerosis o cyst formation, sa mga pasyente na may osteoarthritis ay pangalawang. Gayunpaman, ang mga resulta ng mga klinikal at pang-eksperimentong mga pag-aaral ay nagpapahiwatig ng posibleng papel na ginagampanan ng subchondral bone sa pathogenesis ng osteoarthritis. Ang isang posibleng mekanismo ay isang matinding pagtaas sa gradient ng paninigas ng subchondral bone dahil sa ang katunayan na ang integridad ng tamang kartilaginous tissue ay nakasalalay sa mga mekanikal na katangian ng kanyang "bed" na buto. Ang mga pag-aaral sa primates ay nagpakita na ang mga pagbabago sa subchondral bone ay maaaring mauna sa mga pagbabago sa articular cartilage. Ang katibayan sa mga modelo ng osteoarthrosis sa mga hayop at mga klinikal na pag-aaral ng katibayan sa suporta ng teorya na ito at laban dito ay pinalala pa lamang ang talakayan. Ang pagbaba ng trabeculae sa subchondral bone ay hindi palaging sinamahan ng isang pagtaas sa mineralization ng buto tissue, o sa halip, isang pagtaas sa dami ng osteoid. Ang pag-sign ng abnormal mineralization ay nagpapahiwatig na ang isang kaguluhan sa regulasyon ng remodeling ng buto ay isang mahalagang bahagi ng osteoarthrosis, at sumusuporta rin sa konsepto ng bone tissue defect sa osteoarthritis. Ang J. Dequeker group (1989) ay tinitingnan ang huli bilang isang "pangkalahatang metabolic bone disease".

Ang tissue ng buto ay patuloy na na-update. Ang pabago-bagong proseso na ito, na tinatawag na remodeling ng buto, ay isang kumplikadong pagkakasunud-sunod ng mga proseso ng resorption at mineralization. Osteoclasts resorb buto, at osteoblasts ilihim protina, na bumubuo sa pangunahing organic component para sa mineralization. Edukasyon at buto resorption nagkataon dumating sa kabuuan ang balangkas, ito ay - isang program na proseso na nagaganap sa iba't ibang bahagi ng balangkas, na kilala bilang buto remodeling units. Sa simula ng pag-ikot, ang mga osteoclast ay lumitaw sa hindi aktibong ibabaw; Sa loob ng 2 linggo bumuo sila ng tunel sa cortical bone layer o lacuna sa ibabaw ng trabecular bone. Ang dalas ng pag-activate ng mga bagong buto remodeling unit ay tumutukoy sa antas ng pag-renew ng bone tissue. Sa isang malusog na kabataan, ang mga proseso ng pagbuo at pagkalikha ng tisyu sa buto ay balanse, ang normal na masa ng buto tissue ay pinananatili. Ang hormonal regulasyon ng buto resorption ng hindi bababa sa PTH at PGE ₂, nag-aral hindi lamang ng mga osteoclasts at osteoblasts, ngunit bilang ang aksyon ng mga hormones ay inilabas kadahilanan na pasiglahin buto resorption pamamagitan ng osteoclasts. Sa ngayon ay higit sa 12 lokal at systemic regulator ng buto paglago naaapektuhan nito remodeling, lalo PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, calcitonin, paglago hormone, glucocorticoids, teroydeo hormones, insulin, IGF (1 at 2), estrogens, PGE ₂, androgens.

Bone cells ay naglalabas ng isang bilang ng mga protina at cytokines, na nagtataglay ng endocrine regulation at signal transmission. Ang mga protina na ginawa ng mga osteoblast ay kinabibilangan ng protina ng bone matrix tulad ng collagen, osteopontin, osteocalcin, bone sialoprotein. Bilang karagdagan, ang mga selula ay nagpapalabas ng mga protease pareho sa aktibo at tago na anyo, na lumahok sa proseso ng remodeling ng buto - MMP, mga bahagi ng plasminogen activator (AP) / plasmin activator system. Ang mga cytokine na inilabas ng mga osteoblast ay maaaring kumilos sa pamamagitan ng mga mekanismo ng autocrine at paracrine sa mga lokal na selula (iba pang mga osteoblast, osteoclast).

Hindi pa alam kung aling paraan ang mga signal na ito ay kinokontrol - sa pamamagitan ng mekanikal na stress o iba pang mga senyales ng kemikal na sapilitan ng mekanikal na stress. Gayunman, ito ay kilala na ang paulit-ulit na mekanikal na stress ay nagiging sanhi ng lokal na paglaganap ng mga selula ng buto at / o mga protina. Sa ilalim ng mga kondisyon sa Vivo mechanical load na may kakayahang pag-activate osteoblasts, upang dagdagan ang antas ng cyclic nucleotide makabuo ng prostaglandins at ibuyo ang morphological pagbabago na nauugnay sa buto remodeling. Sa ilalim ng mga kondisyon sa vitro mechanical ng stress induces osteoblast paglaganap ng kultura ng mRNA expression ng buto protina na kasangkot sa pagbubuo ng katulad ng buto mineralization at sa proseso, ang release ng mga lokal na paglago kadahilanan tulad ng IGF-1 at IGF-2, at pagdirikit molecules. Ang paghahatid ng isang senyas ng mekanikal stress ay maaaring maganap sa pamamagitan ng mechanically sensitive ion channels.

May mga di-tuwirang katibayan ng kapansanan sa osteoblast function sa osteoarthritis. G. Gevers at J. Dequeker (1987) ay nagpakita ng isang pagtaas sa suwero osteocalcin sa mga kababaihan na may osteoarthritis ng joints ng mga kamay, pati na rin explants cortical buto lugar, na nagmumungkahi na ang patolohiya ng buto tissue ay maaaring maging isang bahagi ng osteoarthritis. Sa autopsy natagpuan hindi lamang isang pampalapot ng subchondral buto, ngunit isang abnormally mababang mineral na nilalaman ng femoral ulo. Sa Guinea Pig na may surgically sapilitan osteoarthritis gamit computed tomography ay nagpakita ng isang makabuluhang pampalapot ng subchondral buto bahagi sa zone. Ang isang kawalan ng timbang sa pagitan ng collagen at non-collagenous (osteocalcin atbp) Protina ay maaaring taasan ang dami ng buto, ngunit ay hindi nakakaapekto sa kanyang mineral density. Ayon sa M. Shimizu et al (1993), ang paglala ng degenerative pagbabago sa articular kartilago na kaugnay sa mas matinding remodeling ng subchondral buto at dagdagan ang kanyang tigas, na kung saan din ay nagpapahiwatig ng isang depekto sa mga cell ng buto sa osteoarthritis. Ayon sa panukalang V. Lee at M. Aspden (1997) teorya ng depektibong paglaganap ng mga cell ng buto ay maaaring humantong sa isang pagtaas sa katigasan ng buto, ngunit ay hindi maging sanhi ng isang pagtaas sa kanyang mineral density.

Ang CI Westacott at co-authors (1997) ay nagpapahiwatig na ang abnormal na mga osteoblast ay direktang nakakaapekto sa metabolismo ng cartilaginous tissue. Culturing osteoblasts sa mga pasyente na may osteoarthritis chondrocytes sa mga tao na hindi magkaroon ng sakit ng joints, ang mga may-akda sinusunod ng isang makabuluhang pagbabago sa release ng glycosaminoglycans normal kartilago tissue sa vitro, ngunit ang antas ng cytokine release nanatiling hindi nababago. G. Hilal et al (1998) nagpakita na kultura ng osteoblasts subchondral buto ng mga pasyente na may osteoarthritis sa vitro may isang nabagong metabolismo - System Aktibidad AP / plasmin at IGF-1 sa mga cell na ito ay nadagdagan. Ang pagmamasid ng CI Westacott et al (1997) ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng isang pagtaas sa aktibidad ng protease sa subchondral bone cells.

Ito ay nananatiling hindi alam kung osteoarthritis ay pinasimulan sa pamamagitan ng mga pagbabago sa subchondral buto at mag-ambag sa ang paglala nito? DK Dedrick et al (1993) nagpakita na sa mga aso na may surgically sapilitan osteoarthritis subchondral buto pampalapot ay hindi isang pangunang kailangan para sa pag-unlad ng osteoartrozpodobnyh pagbabago sa articular kartilago, ngunit nag-aambag sa paglala ng degenerative proseso sa kartilago. Mga resulta ng ang pag-aaral A. Sa'ied et al (1997) ay salungat sa mga nakaraang pag-aaral. Paggamit echography 50 MHz para sa pagsusuri ng paunang morphological pagbabago at ang kanilang paglala sa articular kartilago at buto sa pang-eksperimentong osteoarthritis sapilitan monoyoduksusnoy acid injections sa kasukasuan ng tuhod ng mga daga, na nagpakita kami sabay-sabay na mga pagbabago proseso sa buto at cartilage sa panahon ng unang tatlong araw pagkatapos ng iniksyon.

Osteoblasts ilihim kadahilanan paglago at cytokines na sumali sa mga lokal na remodeling ng buto tissue, na maaaring mag-ambag sa remodeling ng kartilago tissue sa isang naaangkop na "carrier timbang" mga kasukasuan matapos ang kanilang pagtagos sa pamamagitan microcracks sa calcified layer ng kartilago. Bukod dito, ang mga produkto ng pagtatago ng buto cell ay matatagpuan sa synovial fluid. Ang pinaka-malamang na mga produkto secreted abnormal osteoblasts magagawang patakbuhin ang mga lokal na proseso remodeling cartilage ay TGF-b at buto morphometric protina (ILC). Ang parehong ay kinatawan ng pamilya ng TGF inilalaan at chondrocytes at osteoblasts, at parehong may kakayahang pagbabago ng parehong buto remodeling, at kartilago. J. Martel Pelletier et al (1997) na-obserbahan ang isang pagtaas sa TGF-P mga antas sa subchondral buto explants osteoarthritis pasyente kumpara sa malusog na indibidwal, na nagpapahiwatig ng isang posibleng papel ng paglago kadahilanan sa pathogenesis ng osteoarthritis. Ang IGF ay ginawa rin ng mga osteoblast. Sa kultura ng osteoblast-tulad ng mga cell na nakuha mula sa mga pasyente na may osteoarthritis, natagpuan nadagdagan antas ng IGF na baguhin ang metabolismo ng kartilago.

TGF-b, IGF, ang Commission at ang cytokines ginawa ng osteoblasts sa subchondral buto, ay maaaring makaapekto sa produksyon ng collagenase at iba pang proteolytic enzymes sa cartilage, na siya namang, maaaring mag-ambag sa remodeling / marawal na kalagayan ng kartilago matrix. Ito ay nananatiling hindi maliwanag kung ang mga osteoblasts makabuo ng OA mas macrophage kolonya stimulating factor (M-CSF - isang stimulator ng buto resorption) kaysa sa normal na selula. Research resulta AG Uitterlinden at katrabaho (1997) ay nagpakita na ang isang papel sa pagbuo ng osteophytes receptor ay maaaring maglaro ng isang bitamina D, na nasaysay sa pamamagitan osteoblasts at umayos ang expression sa ilang mga salik na-synthesize sa pamamagitan ng mga cell na ito, na kung saan ay bahagyang nagpapaliwanag ang papel ng osteoblasts sa pathogenesis ng sakit na ito.

Given ang mga resulta ng mga pag-aaral sa itaas, G. Hilal et al (1998), J. Martel-Pelletier et al (1997) nagpanukala ang mga sumusunod na nagtatrabaho teorya relasyon remodeling subchondral buto at articular kartilago tamang sa osteoarthritis. Sa isang maagang o pinalawig na yugto ng OA pathogenesis, ang proseso ng remodeling ng bone tissue sa subchondral bone ay intensified. Sabay-sabay na paulit-ulit na pag-load ay humantong sa mga lokal na microfractures at / o hitsura ng sistema ng kawalan ng timbang IGF / IGF-svyazyvayushy protina (IGFBP) dahil sa isang abnormal tugon ng osteoblasts subchondral buto, na kung saan nagpo-promote ng kanyang mga esklerosis. Ang huli naman ay maaaring mag-ambag sa paglitaw ng mga micro-fractures ng tamang kartilago at pinsala sa matrix nito.

Sa ilalim ng normal na kondisyon, ang pinsala na ito ay inalis ng lokal na pagbubuo at pagpapalabas ng IGF-1 at IGF-binding protein, na nagpapasigla sa pagbuo ng ECM ng articular cartilage. Kasabay nito, itinataguyod ng sistemang PD ang paglago ng mga subchondral bone cells at ang pagbuo ng bone matrix. Anabolic aktibidad ng IGF-sistema nadagdagan subchondral buto sa osteoarthritis pasyente, samantalang ang lokal na pag-activate SA system / plasmin (lokal na regulator ng IGF-system) sa articular kartilago nagiging sanhi ng kanyang lokal na pagbabago. Sa osteoblasts sa osteoarthritis IGF-1 ay nagbibigay sa mga regulasyon ng AP plasmin i-type ang mga positibong feedback, samakatuwid ay maaaring pagbawalan ang remodeling ng buto tissue, na kung saan sa huli ay humahantong sa mga subchondral esklerosis. Kaya, sa buto at cartilage lokal na induction ng IGF-1 iproteaz leads, sa isang kamay, ang pinsala sa kartilago, ang iba pang - upang isang pampalapot ng subchondral buto, sa huli siya namang nagpapalaganap ng karagdagang kartilago pinsala. Ang kawalan ng timbang sa pagitan ng pinsala sa kartilago na nauugnay sa subchondral sclerosis at ang kanyang mga reparative ability ay humantong sa isang progresibong pagbabago sa kartilago VKM at sa pagpapaunlad ng osteoarthritis. Ayon sa mga may-akda, ipinaliliwanag din ng teorya na ito ang mabagal na pag-unlad ng sakit.