O papel das alterações no osso subcondral na patogênese da osteoartrite

Junto com a degeneração da cartilagem articular, o processo patológico na osteoartrite envolve o tecido ósseo subjacente. Sugere-se que o espessamento da placa subcondral promova a progressão da osteoartrite. À medida que a osteoartrite avança, a cartilagem articular, que é um objeto de estresse mecânico e químico, é lentamente erodida devido a um desequilíbrio nos processos de catabolismo e reparo da cartilagem. Em particular, o estresse mecânico em relação à massa corporal "peso-carga" das articulações contribui para a formação de um grande número de micro-fraturas na placa subcondral e na cartilagem. À medida que a cartilagem articular se acelera, a esclerose do osso subcondral progride, a rigidez do tecido ósseo aumenta, o que, por sua vez, contribui para uma nova ruptura da estrutura da cartilagem articular. No entanto, a questão da natureza primária ou secundária das alterações no osso sub-cirúrgico na osteoartrose permanece não resolvida.

Até recentemente, acreditava-se que as alterações radiograficamente determinadas na substância esponjosa do osso subcondral, como esclerose ou formação de cisto, em pacientes com osteoartrite são secundárias. No entanto, os resultados de estudos clínicos e experimentais indicam um possível papel iniciador do osso subcondral na patogênese da osteoartrite. Um mecanismo possível é um aumento acentuado no gradiente de rigidez do osso subcondral devido ao fato de que a integridade do tecido cartilaginoso adequado depende das propriedades mecânicas do seu "leito" ósseo. Estudos em primatas mostraram que as alterações no osso subcondral podem preceder alterações na cartilagem articular. A evidência nos modelos de osteoartrose em animais e os estudos clínicos de evidência em apoio desta hipótese e contra ela só agravaram a discussão. O espessamento das trabéculas no osso subcondral nem sempre é acompanhado por um aumento da mineralização do tecido ósseo, ou melhor, pelo aumento do volume do osteóide. Este sinal de mineralização anormal indica que um distúrbio na regulação da remodelação óssea é parte integrante da osteoartrose e também suporta o conceito de defeito do tecido ósseo na osteoartrite. O grupo J. Dequeker (1989) vê o último como uma "doença óssea metabólica generalizada".

O tecido ósseo é constantemente atualizado. Este processo dinâmico, denominado remodelação óssea, é uma sequência complexa de processos de reabsorção e mineralização. Osteoclastes reabsortam tecido ósseo e osteoblastos secretam proteínas que formam o principal componente orgânico para a mineralização. A formação e reabsorção de osso não ocorre aleatoriamente ao longo do esqueleto, é um processo programado que ocorre em várias partes do esqueleto, denominadas unidades de remodelação óssea. No início do ciclo, aparecem osteoclastos na superfície inativa; Dentro de 2 semanas eles formam um túnel na camada óssea cortical ou lacuna na superfície do osso trabecular. A freqüência de ativação de novas unidades de remodelação óssea determina o grau de renovação do tecido ósseo. Em um jovem saudável, os processos de formação e reabsorção do tecido ósseo são equilibrados, mantém-se a massa normal do tecido ósseo. A regulação hormonal da reabsorção óssea, pelo menos, de PTH e de PGE ₂, com a presença não só por osteoclastos e osteoblastos, mas como a acção destas hormonas são factores que estimulam a reabsorção óssea por osteoclastos libertado. Atualmente, existem mais de 12 reguladores de crescimento ósseo locais e sistêmicos que afetam sua remodelação, em particular PTH, 1,25 (OH) ₂ D ₃, calcitonina, hormônio do crescimento, glicocorticóides, hormônios tireoidianos, insulina, IGF (1 e 2), estrogénios, PGE ₂, andrógenos.

As células ósseas liberam uma série de proteínas e citoquinas, que realizam a regulação endócrina e a transmissão do sinal. As proteínas produzidas por osteoblastos incluem proteínas da matriz óssea tais como colágeno, osteopontina, osteocalcina, sialoproteínas ósseas. Além disso, essas células liberam proteases tanto em forma ativa como latente, que participam do processo de remodelação óssea - MMP, componentes do ativador de plasminogênio (AP) / sistema ativador de plasmina. As citoquinas liberadas por osteoblastos podem atuar tanto através de mecanismos autocrinos quanto de células paracrinas para células locais (outros osteoblastos, osteoclastos).

Ainda não se sabe de que maneira esses sinais são regulados - por estresse mecânico ou outros sinais químicos induzidos pelo estresse mecânico. No entanto, é sabido que o esforço mecânico repetido provoca a proliferação local de células e / ou proteínas ósseas. In vivo, o estresse mecânico pode ativar osteoblastos, aumentar os níveis de nucleótidos cíclicos, produzir prostaglandinas e também causar alterações morfológicas associadas ao remodelamento ósseo. In vitro, o estresse mecânico provoca a proliferação da cultura de osteoblastos, a expressão de mRNA de proteínas ósseas envolvidas na formação de osteóides e durante a mineralização, a liberação de fatores de crescimento locais, como IGF-1 e IGF-2 e moléculas de adesão. A transmissão de um sinal de estresse mecânico pode ser realizada através de canais de íons mecanicamente sensíveis.

Existem evidências indiretas de insuficiência de função osteoblástica na osteoartrite. G. Gevers e J. Dequeker (1987) demonstraram um aumento nos níveis séricos de osteocalcina em mulheres com osteoartrose das articulações das mãos, bem como em explantes da zona óssea cortical, o que indica que a patologia do tecido ósseo pode ser parte da osteoartrose. Na autópsia, não só o espessamento do osso subcondral foi detectado, mas também a mineralização anormalmente baixa da cabeça femoral. Em cobaias com osteoartrite induzida cirurgicamente, a tomografia computadorizada revelou um espessamento significativo da fração óssea na zona subcondral. O desequilíbrio entre colágeno e não colágeno (osteocalcina e outras) proteínas pode levar a um aumento no volume do tecido ósseo, mas não afeta a sua densidade mineral. De acordo com M. Shimizu e co-autores (1993), a progressão das alterações degenerativas na cartilagem articular está associada a uma remodelação mais intensa do osso subcondral e ao aumento da rigidez, o que também indica um defeito nas células ósseas na osteoartrite. De acordo com a hipótese sugerida por V. Lee e M. Aspden (1997), a proliferação de células ósseas defeituosas pode levar a um aumento da rigidez óssea, mas não causa um aumento na sua densidade mineral.

CI Westacott e co-autores (1997) hipotetizaram que os osteoblastos anormais afetam diretamente o metabolismo do tecido cartilaginoso. Cultivando osteoblastos de pacientes com osteoartrose com condrócitos de pessoas que não apresentaram doenças articulares, os autores observaram uma alteração significativa na liberação de glicosaminoglicanos pelo tecido normal de cartilagem in vitro, mas o nível de liberação de citoquinas permaneceu inalterado. G. Hilal e co-autores (1998) mostraram que a cultura de osteoblastos do osso subcondral de pacientes com osteoartrite in vitro tem um metabolismo alterado - a atividade do sistema AP / plasmin e o nível de IGF-1 nessas células são aumentadas. A observação de CI Westacott et al. (1997) pode ser explicada pelo aumento da atividade da protease em células ósseas subcondrais.

Desconhece-se se a osteoartrose inicia mudanças no osso subcondral ou contribui para a sua progressão. DK Dedrick et ai (1993) demonstraram que em cães com osteoartrite induzida cirurgicamente espessamento osso subcondral não é um pré-requisito para o desenvolvimento de alterações osteoartrozpodobnyh na cartilagem articular, mas contribui para a progressão de processos degenerativos na cartilagem. Os resultados do estudo de A. Sa'ied e co-autores (1997) contradizem os dados do estudo anterior. Usando ecografia 50 MHz para a avaliação de alterações morfológicas iniciais e a sua progressão na cartilagem articular e osso em injecções de ácido monoyoduksusnoy osteoartrite induzida experimentais na articulação do joelho de ratos, que demonstraram mudanças de processos simultâneos no osso e cartilagem durante os primeiros três dias após a injecção.

Os osteoblastos secretam fatores de crescimento e citocinas que participam da remodelação local do tecido ósseo, o que pode contribuir para a remodelação do tecido cartilaginoso adequado nas articulações "portadoras de peso" após penetrar através de microfissuras na camada calcificada da cartilagem articular. Além disso, os produtos da secreção de células ósseas são encontrados no fluido sinovial. Os produtos mais prováveis liberados por osteoblastos anormais capazes de desencadear a remodelação local do tecido cartilaginoso são TGF-b e proteínas morfométricas ósseas (LMC). Ambos os representantes da família TGF são distinguidos por condrócitos e osteoblastos, e ambos são capazes de modificar a remodelação do tecido ósseo e cartilaginoso. J. Martel Pelletier et al. (1997) observaram um aumento no nível de TGF-P em explantes do osso subcondral de pacientes com osteoartrite em comparação com pessoas saudáveis, o que indica o papel provável desse fator de crescimento na patogênese da osteoartrose. IGF também é produzido por osteoblastos. Na cultura de células semelhantes a osteoblastos obtidas de pacientes com osteoartrite, um aumento no nível de IGF que altera o metabolismo da cartilagem foi encontrado.

O TGF-b, o IGF, a CML e as citocinas produzidas por osteoblastos no osso subcondral podem afetar a produção de colagenase e outras enzimas proteolíticas na cartilagem, o que, por sua vez, pode contribuir para a remodelação / degradação da matriz da cartilagem. Não está claro se os osteoblastos se desenvolvem com OA menos fator de estimulação de colônias de macrófagos (M-CSF - estimulador de reabsorção óssea) do que as células normais. Os resultados da investigação AG Uitterlinden e colaboradores (1997) mostraram que um papel na formação de receptores de osteófitos pode desempenhar um vitamina D, que são expressos por osteoblastos e regular a expressão de vários factores sintetizados por estas células, que em parte explica a função de osteoblastos na patogénese desta doença.

Levando em consideração os resultados dos estudos acima mencionados, G. Hilal et al. (1998), J. Martel-Pelletier et al. (1997) propuseram a seguinte hipótese de trabalho para a relação entre o remodelamento do osso subcondral e a cartilagem articular adequada na osteoartrite. Num estágio precoce ou prolongado de patogênese de OA, o processo de remodelação do tecido ósseo no osso subcondral é intensificado. Simultaneamente, o carregamento repetido leva a micro-fracturas locais e / ou a aparência de um desequilíbrio do sistema de proteína de ligação ao IGF-IGF (IHFB) devido a uma resposta anormal do osteoblasto do osso subcondral, o que contribui para a sua esclerose. O último, por sua vez, pode contribuir para a aparência de micro-fraturas da cartilagem adequada e danos à sua matriz.

Em condições normais, esse dano é eliminado pela síntese local e liberação de IGF-1 e proteína de ligação a IGF, que estimulam a formação de ECM de cartilagem articular. Ao mesmo tempo, o sistema PD promove o crescimento das células ósseas subcondrais e a formação da matriz óssea. A atividade anabólica do sistema IGF é aumentada no osso subcondral de pacientes com osteoartrite, enquanto a ativação local do sistema AP / plasmin (regulador local do sistema IGF) na cartilagem articular provoca alterações locais. Nos osteoblastos com osteoartrose, o IGF-1 interrompe a regulação da AP por plasmina na forma de feedback positivo, portanto, pode conter a remodelação no tecido ósseo, o que, em última instância, leva à esclerose subcondral. Assim, no tecido ósseo e cartilaginoso, a indução local de IGF-1 e protease leva, por um lado, ao dano da cartilagem, por outro lado, ao espessamento do osso subcondral, o último contribuindo para danos adicionais na cartilagem. O desequilíbrio entre o dano da cartilagem associado à esclerose subcondral e suas habilidades de reparação leva a uma mudança progressiva na VKM da cartilagem e ao desenvolvimento de artrose óssea. Segundo os autores, esta hipótese também explica a lenta progressão da doença.