El papel de los cambios en el hueso subcondral en la patogenia de la osteoartritis

Junto con la degeneración del cartílago articular, el proceso patológico en la osteoartritis involucra el tejido óseo subyacente. Se sugiere que el engrosamiento de la placa subcondral promueve la progresión de la osteoartritis. A medida que progresa la osteoartritis, el cartílago articular, que es objeto de estrés mecánico y químico, se erosiona lentamente debido a un desequilibrio en los procesos de catabolismo y reparación del cartílago. En particular, el estrés mecánico en relación con la masa corporal que soporta el peso de las articulaciones contribuye a la formación de un gran número de microfracturas en la placa subcondral y el cartílago. A medida que el cartílago articular se erosiona, la esclerosis del hueso subcondral progresa, la rigidez del tejido óseo aumenta, lo que a su vez contribuye a una mayor alteración de la estructura del cartílago articular. Sin embargo, la cuestión de la naturaleza primaria o secundaria de los cambios en el hueso subcondral en la osteoartrosis permanece sin resolver.

Hasta hace poco, se creía que los cambios determinados radiográficamente en la sustancia esponjosa del hueso subcondral, como la esclerosis o la formación de quistes, en pacientes con osteoartritis son secundarios. Sin embargo, los resultados de los estudios clínicos y experimentales indican un posible papel iniciador del hueso subcondral en la patogénesis de la osteoartritis. Un posible mecanismo es un fuerte aumento en el gradiente de rigidez del hueso subcondral debido al hecho de que la integridad del tejido cartilaginoso adecuado depende de las propiedades mecánicas de su "lecho" óseo. Los estudios en primates han demostrado que los cambios en el hueso subcondral pueden preceder a los cambios en el cartílago articular. La evidencia en los modelos de osteoartrosis en animales y los estudios clínicos de evidencia en apoyo de esta hipótesis y en contra de ella solo exacerbaron la discusión. El engrosamiento de las trabéculas en el hueso subcondral no siempre va acompañado de un aumento en la mineralización del tejido óseo, o más bien, un aumento en el volumen del osteoide. Este signo de mineralización anormal indica que una alteración en la regulación de la remodelación ósea es una parte integral de la osteoartrosis, y también respalda el concepto de defecto del tejido óseo en la osteoartritis. El grupo J. Dequeker (1989) considera que esta última es una "enfermedad ósea metabólica generalizada".

El tejido óseo se actualiza constantemente. Este proceso dinámico, llamado remodelación ósea, es una secuencia compleja de procesos de resorción y mineralización. Los osteoclastos resorben el tejido óseo y los osteoblastos secretan proteínas que forman el componente orgánico principal para la mineralización. La educación y la resorción ósea por casualidad venir a través del esqueleto, que es - un proceso programado que tiene lugar en diferentes partes del esqueleto, conocidas como unidades de remodelación ósea. Al comienzo del ciclo, aparecen osteoclastos en la superficie inactiva; En 2 semanas forman un túnel en la capa de hueso cortical o laguna en la superficie del hueso trabecular. La frecuencia de activación de las nuevas unidades de remodelación ósea determina el grado de renovación del tejido óseo. En una persona joven sana, los procesos de formación y reabsorción del tejido óseo se equilibran, la masa normal de tejido óseo se mantiene. La regulación hormonal de la resorción ósea al menos PTH y PGE ₂, no asistió solamente por los osteoclastos y los osteoblastos, pero como la acción de estas hormonas son factores que estimulan la resorción ósea por los osteoclastos liberado. Actualmente hay más de 12 regulador local y sistémica de crecimiento óseo que afecta a su remodelación, particularmente PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, calcitonina, hormona del crecimiento, glucocorticoides, hormonas tiroideas, insulina, IGF (1 y 2), los estrógenos, PGE ₂, los andrógenos.

Las células óseas liberan una cantidad de proteínas y citoquinas, que llevan a cabo la regulación endocrina y la transmisión de señales. Las proteínas producidas por los osteoblastos incluyen proteínas de la matriz ósea tales como colágeno, osteopontina, osteocalcina, sialoproteínas óseas. Además, estas células liberan proteasas tanto en forma activa como latente, que participan en el proceso de remodelación ósea: MMP, componentes del activador del plasminógeno (AP) / sistema activador de la plasmina. Las citocinas liberadas por los osteoblastos pueden actuar a través de mecanismos autocrinos y de células paracrinas a locales (otros osteoblastos, osteoclastos).

Todavía no se sabe de qué manera se regulan estas señales, por estrés mecánico u otras señales químicas inducidas por el estrés mecánico. Sin embargo, se sabe que el estrés mecánico repetido causa la proliferación local de células y / o proteínas óseas. In vivo, el estrés mecánico puede activar los osteoblastos, aumentar los niveles de nucleótidos cíclicos, producir prostaglandinas y también causar cambios morfológicos asociados con la remodelación ósea. En condiciones in vitro tensión mecánica induce cultura la proliferación de osteoblastos, la expresión de ARNm de proteínas óseas que participan en la formación de mineralización osteoide y en el proceso, la liberación de factores de crecimiento locales, tales como moléculas de adhesión IGF-1 y IGF-2, y. La transmisión de una señal de estrés mecánico se puede lograr a través de canales iónicos mecánicamente sensibles.

Hay evidencia indirecta de la función deteriorada de los osteoblastos en la osteoartritis. G. Gevers y J. Dequeker (1987) demostraron un aumento de la osteocalcina en suero en mujeres con osteoartritis de las articulaciones de las manos, así como explantes área de hueso cortical, lo que sugiere que la patología del tejido óseo puede ser una parte de la osteoartritis. En la autopsia, no solo se detectó el engrosamiento del hueso subcondral, sino también la mineralización anormalmente baja de la cabeza femoral. En cobayos con osteoartritis inducida quirúrgicamente, la tomografía computarizada reveló un engrosamiento significativo de la fracción ósea en la zona subcondral. El desequilibrio entre las proteínas de colágeno y no colágeno (osteocalcina y otras) puede conducir a un aumento en el volumen de tejido óseo, pero no afecta su densidad mineral. De acuerdo con M. Shimizu et al (1993), la progresión de los cambios degenerativos en el cartílago articular asociados con más intensa remodelación del hueso subcondral y aumentar su rigidez, lo que también indica un defecto en las células óseas en la osteoartritis. De acuerdo con la propuesta V. Lee y M. Aspden (1997) hipótesis de la proliferación defectuosa de las células óseas puede conducir a un aumento de la dureza del hueso, pero no causa un aumento de su densidad mineral.

CI Westacott y sus coautores (1997) formularon la hipótesis de que los osteoblastos anormales afectan directamente el metabolismo del tejido cartilaginoso. El cultivo de osteoblastos en pacientes con osteoartritis condrocitos con las personas que no tenían enfermedades de las articulaciones, los autores observaron un cambio significativo en la liberación de glicosaminoglicanos del tejido normal del cartílago in vitro, pero el nivel de liberación de citoquinas se mantuvo sin cambios. G. Hilal et al (1998) demostraron que la cultura de los osteoblastos subcondral del hueso de pacientes con osteoartritis in vitro tiene un metabolismo alterado - se aumenta la actividad del sistema AP / plasmina y IGF-1 en estas células. La observación de CI Westacott et al. (1997) puede explicarse por un aumento en la actividad de la proteasa en células óseas subcondrales.

Se desconoce si la osteoartrosis inicia cambios en el hueso subcondral o contribuye a su progresión. DK Dedrick et al (1993) demostraron que en los perros con artrosis inducida quirúrgicamente engrosamiento del hueso subcondral no es un requisito previo para el desarrollo de cambios osteoartrozpodobnyh en el cartílago articular, sino que contribuye a la progresión de los procesos degenerativos en el cartílago. Los resultados del estudio de A. Sa'ied y coautores (1997) contradicen los datos del estudio anterior. El uso de ecografía 50 MHz para la evaluación de cambios morfológicos iniciales y su progresión en el cartílago articular y el hueso en las inyecciones de ácido monoyoduksusnoy osteoartritis inducida experimentales en la articulación de la rodilla de las ratas, hemos demostrado cambios en los procesos simultáneos en hueso y cartílago durante los tres primeros días después de la inyección.

Los osteoblastos secretan factores de crecimiento y citocinas que participan en la remodelación local de tejido óseo, lo que puede contribuir a la remodelación de tejido de cartílago en un apropiados articulaciones "peso portador" después de su penetración a través de microfisuras en la capa calcificada de cartílago. Además, los productos de la secreción de células óseas se encuentran en el líquido sinovial. Los productos más probables secretadas osteoblastos anormales capaz de ejecutar el cartílago remodelación proceso local son proteínas morfométricos TGF-b y de hueso (CIT). Ambos son representativos de la familia de TGF asignado y condrocitos y osteoblastos, y ambos son capaces de modificar tanto la remodelación ósea, y el cartílago. J. Martel Pelletier et al (1997) observaron un aumento en los niveles de TGF-P en el hueso subcondral explantes pacientes con osteoartritis en comparación con los individuos sanos, indicando un posible papel de este factor de crecimiento en la patogénesis de la osteoartritis. IGF también es producido por los osteoblastos. En el cultivo de células similares a osteoblastos derivados de pacientes con osteoartritis, encontrado aumento de los niveles de IGF que alteran el metabolismo del cartílago.

TGF-b, IGF, la Comisión y las citoquinas producidas por los osteoblastos en el hueso subcondral, puede afectar a la producción de colagenasa y otras enzimas proteolíticas en el cartílago, que a su vez, puede contribuir a remodelación / degradación de la matriz del cartílago. No queda claro si los osteoblastos producen OA menos macrófago factor estimulante de colonias (M-CSF - un estimulador de la resorción ósea) que las células normales. Los resultados de investigación AG Uitterlinden y colaboradores (1997) mostraron que un papel en la formación de receptores osteofitos puede desempeñar una vitamina D, que se expresan por los osteoblastos y regular la expresión de varios factores sintetizados por estas células, que en parte explica la función de los osteoblastos en la patogénesis de esta enfermedad.

Dados los resultados de los estudios anteriores, G. Hilal et al (1998), J. Martel-Pelletier et al (1997) han propuesto la siguiente relación hipótesis de trabajo remodelación ósea subcondral y el cartílago articular adecuada en la osteoartritis. En una etapa temprana o extendida de la patogénesis de OA, se intensifica el proceso de remodelación del tejido óseo en el hueso subcondral. Carga Simultáneamente repetitiva conduce a microfracturas y / o la apariencia de la / proteína IGF-svyazyvayushy desequilibrio del sistema IGF (IGFBP) locales debido a una respuesta anormal de los osteoblastos de hueso subcondral, que promueve su esclerosis. Esto último a su vez puede contribuir a la aparición de microfracturas del cartílago adecuado y daños a su matriz.

En condiciones normales, este daño se elimina mediante la síntesis local y la liberación de IGF-1 y la proteína de unión a IGF, que estimulan la formación de ECM del cartílago articular. Al mismo tiempo, el sistema PD promueve el crecimiento de células óseas subcondrales y la formación de matriz ósea. Actividad anabólica de IGF-sistema aumentó hueso subcondral en pacientes con osteoartritis, mientras que la activación local de SA / sistema de plasmina (regulador local de IGF-sistema) en el cartílago articular provoca sus cambios locales. En los osteoblastos en la osteoartritis IGF-1 da la regulación de la AP de tipo plasmina retroalimentación positiva, por lo tanto, puede inhibir la remodelación del tejido óseo, que finalmente conduce a la esclerosis subcondral. Así, en el hueso y el cartílago de la inducción local de los cables de IGF-1 iproteaz, por una parte, el daño al cartílago, el otro - a un engrosamiento del hueso subcondral, este último a su vez promueve aún más el daño del cartílago. El desequilibrio entre el daño del cartílago asociado a la esclerosis subcondral, y su capacidad de reparación, conduce a cambios progresivos en el cartílago ECM y al desarrollo de la osteoartritis. Según los autores, esta hipótesis también explica la lenta progresión de la enfermedad.