Остеоартроз: Влияние менискэктомии на суставной хрящ

Как указывалось ранее, суставные мениски играют важную роль в нормальной функции суставов. Мениски - структуры, которые увеличивают конгруэнтность суставных поверхностей бедренной и большеберцовой кости, повышают латеральную стабильность и улучшают распределение синовиальной жидкости, а также обмен питательными веществами с суставным хрящом. Тотальная или парциальная менискэктомия ведет к изменению направления нагрузки на суставную поверхность большеберцовой кости, вследствие чего развивается дегенерация суставного хряща.

Изучению влияния менискэктомии на биомеханику сустава, а также индукции дегенеративных процессов в суставном хряще и субхондральнои кости у животных (обычно собак и овец) посвящено много исследований. Вначале исследователи производили эктомию медиального мениска коленного сустава, однако впоследствии оказалось, что эктомия латерального мениска ведет к более быстрому развитию остеоартроза.

Используя латеральную менискэктомию у овец, С. Little и соавторы (1997) исследовали изменения суставного хряща и субхондральнои кости из нескольких участков коленного сустава. Типичными гистологическими находками, иллюстрирующими индуцированные изменения в суставном хряще через 6 мес после операции, были разволокнение хряща, снижение концентрации протеогликанов, уменьшение количества хондроцитов. Под областями измененного хряща в субхондральнои кости отмечено прорастание капилляров в зону кальцифицированного хряща, смещение кнаружи «волнистой границы» и утолщение губчатого вещества субхондральнои кости.

В исследовании P. Ghosh и соавторов (1998) показано, что через 9 мес после латеральной менискэктомии у овец появляются признаки ремоделирования субхондральнои кости и повышение ее минеральной плотности вторично по отношению к дегенерации суставного хряща. В зонах, претерпевающих аномально высокую механическую нагрузку вследствие удаления латерального мениска (латеральный мыщелок бедренной кости и латеральная пластинка большеберцовой кости), обнаружен повышенный синтез дерматан сульфатсодержащих протеогликанов, хотя в хряще медиальной пластинки также обнаружено повышение синтеза протеогликанов того же вида. Оказалось, что дерматан сульфатсодержащие протеогликаны представлены главным образом декорином. Наивысшая его концентрация обнаружена в средних и глубоких зонах суставного хряща.

Одновременно с повышением синтеза дерматан сульфатсодержащих протеогликанов в зонах хряща, несущих высокую нагрузку вследствие удаления латерального мениска, выявлен повышенный катаболизм аггрекана, о чем свидетельствует высвобождение его фрагментов в питательную среду из эксплантатов хряща, а также высокая активность ММП и аггреканаз. Так как воспалительная активность в данной модели остеоартроза была минимальной, авторы предположили, что источником ферментов были хондроциты.

Несмотря на то, что еще остается много нерешенных вопросов, в описанных исследованиях раскрывается возможная роль биомеханических факторов в патогенезе остеоартроза. Ясно, что хондроциты способны «чувствовать» механические свойства своего окружения, реагируя на их изменения синтезом ВКМ, способного переносить большую нагрузку и таким образом предотвращать повреждение хряща. У молодых животных умеренные физические упражнения вызывали синтез богатого аггреканом ВКМ. Эта гипертрофическая (или адаптивная) фаза ответа хондроцитов может длиться несколько лет, обеспечивая стабильный уровень механической нагрузки на суставной хрящ. Однако нарушение этого баланса в результате повышения интенсивности или длительности нагрузки, или изменения нормальной биомеханики сустава после травмы или хирургического вмешательства, или снижения способности хондроцитов усиливать синтез ВКМ в ответ на увеличение нагрузки (при старении), действие эндокринных факторов влечет за собой значительные изменения на клеточном и матриксном уровне: угнетается синтез протегликанов и коллагена II типа, стимулируется синтез декорина и коллагенов I, III и X типов. Одновременно с изменением биосинтеза повышается катаболизм ВКМ, а также уровень ММП и аггреканаз. Не известно, как механическая нагрузка способствует резорбции хондроцитами окружающего их ВКМ, возможно, этот процесс опосредуется простаноидами, цитокинами (такими, как ИЛ-ip или ФНО-а, свободными кислородными радикалами). Здесь необходимо упомянуть о роли синовита при остеоартрозе, так как наиболее вероятным источником вышеназванных медиаторов катаболизма могут выступать макрофагоподобные синовициты и лейкоциты, инфильтрирующие синовиальную оболочку сустава.

В исследовании O.D. Chrisman и соавторов (1981) показано, что травматическое повреждение сустава стимулирует продукцию предшественника простагландинов - арахидоновой кислоты. Источником арахидоновой кислоты считают мембраны поврежденных хондроцитов. Хорошо известно, что арахидоновая кислота быстро конвертируется в простагландины с помощью ферментациклооксигеназы (ЦОГ). Было продемонстрировано, что простагландины, в частности ПГЕ₂, взаимодействуют с рецепторами хондроцитов, изменяя эспрессию их генов. Однако остается неясным, стимулирует или угнетает арахидоновая кислота продукцию протеиназ и аггреканаз. Более ранние исследования показали, что ПГЕ₂ увеличивает продукцию ММП и вызывает деградацию суставного хряща. По результатам других исследований ПГЕ₂ обладает анаболическим влиянием на ВКМ, а также способствует целостности ВКМ, угнетая продукцию цитокинов хондроцитами. Возможно, противоположные данные этих исследований обусловлены различными концентрациями ПГЕ₂, которые в них использовались.

Небольшое количество ИЛ-1р (основной цитокин, стимулирующий синтез и высвобождение ММП, а также угнетающий активность их естественных ингибиторов) может образоваться в ответ на повреждение суставного хряща, что ведет к дальнейшей деградации ткани.

Таким образом, описанные в данном разделе исследования показали, что поддержание подпороговой динамической нагрузки на сустав вызывает размножение хондроцитов, способных переносить новые механические условия, что означает наступление гипертрофической стадии остеоартроза. Гипертрофированные хондроциты - клетки, находящиеся в последней стадии дифференцировки, а значит, экспрессия генов основных элементов матрикса в них изменена. Поэтому синтез аггрекановых протеогликанов и коллагена II типа угнетен, а синтез декорина, коллагенов I, III и Xтипов увеличен.

Снижение содержания аггрекана и коллагена II типа в ВКМ, связанное с нарушением баланса между процессами синтеза и деградации, сообщает суставному хрящу свойство неадекватно реагировать на механическую нагрузку. Как следствие хондроциты становятся незащищенными, процесс переходит в третью, катаболическую, стадию, характеризующуюся избыточной протеолитической активностью и секрецией аутокринных и паракринных факторов регуляции. Морфологически эта стадия характеризуется деструкцией ВКМ суставного хряща, клинически она соответствует манифестному остеоартрозу. Эта гипотеза, безусловно, представляет собой упрощенное видение всех сложных процессов, протекающих при остеоартрозе, однако она обобщает современную концепцию патобиологии остеоартроза.

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