Le rôle des changements dans l'os sous-chondral dans la pathogenèse de l'arthrose

Avec la dégénérescence du cartilage articulaire, le processus pathologique dans l'arthrose implique le tissu osseux sous-jacent. Il est suggéré que l'épaississement de la plaque sous-chondrale favorise la progression de l'arthrose. À mesure que l'arthrose progresse, le cartilage articulaire, qui est un objet de stress mécanique et chimique, s'érode lentement en raison d'un déséquilibre dans les processus de catabolisme et de réparation du cartilage. En particulier, la contrainte mécanique liée à la masse corporelle des articulations «en charge» contribue à la formation d'un grand nombre de micro-fractures dans la plaque sous-chondrale et le cartilage. Au fur et à mesure que le cartilage articulaire s'érode, la sclérose de l'os sous-chondral progresse, la raideur du tissu osseux augmente, ce qui contribue à une nouvelle perturbation de la structure du cartilage articulaire. Cependant, la question de la nature primaire ou secondaire des changements dans l'os sous-chondral dans l'ostéoarthrose reste non résolue.

Jusqu'à récemment, on croyait que les changements radiographiquement déterminés dans la substance spongieuse de l'os sous-chondral, comme la sclérose ou la formation de kystes, chez les patients souffrant d' arthrose sont secondaires. Cependant, les résultats d'études cliniques et expérimentales indiquent un rôle initiateur possible de l'os sous-chondral dans la pathogenèse de l'arthrose. Un mécanisme possible est une forte augmentation du gradient de raideur de l'os sous-chondral du fait que l'intégrité du tissu cartilagineux approprié dépend des propriétés mécaniques de son «lit» osseux. Des études chez les primates ont montré que des modifications de l'os sous-chondral peuvent précéder les modifications du cartilage articulaire. La preuve dans les modèles de l'ostéoarthrose chez les animaux et les études cliniques de preuves à l'appui de cette hypothèse et contre lui ont seulement exacerbé la discussion. L'épaississement des trabécules dans l'os sous-chondral n'est pas toujours accompagné d'une augmentation de la minéralisation du tissu osseux, ou plutôt d'une augmentation du volume de l'ostéoïde. Ce signe de minéralisation anormale indique qu'une perturbation de la régulation du remodelage osseux fait partie intégrante de l'ostéoarthrose et soutient également le concept de défaut du tissu osseux dans l'arthrose. Le groupe J. Dequeker (1989) considère cette dernière comme une «maladie osseuse métabolique généralisée».

Le tissu osseux est constamment mis à jour. Ce processus dynamique, appelé remodelage osseux, est une séquence complexe de processus de résorption et de minéralisation. Les ostéoclastes résorbent le tissu osseux et les ostéoblastes sécrètent des protéines qui forment le principal composant organique de la minéralisation. L' éducation et la résorption osseuse par hasard viennent à travers le squelette, il est - un processus programmé qui se déroule dans différentes parties du squelette, appelées unités de remodelage osseux. Au début du cycle, les ostéoclastes apparaissent sur la surface inactive; En 2 semaines, ils forment un tunnel dans la couche osseuse corticale ou lacune sur la surface de l'os trabéculaire. La fréquence d'activation des nouvelles unités de remodelage osseux détermine le degré de renouvellement du tissu osseux. Chez un jeune en bonne santé, les processus de formation et de résorption du tissu osseux sont équilibrés, la masse normale du tissu osseux est maintenue. La régulation hormonale de la résorption osseuse au moins PTH et PGE ₂, a assisté non seulement par les ostéoclastes et les ostéoblastes, mais sont libérés comme l'action de ces hormones facteurs qui stimulent la résorption osseuse par les ostéoclastes. Actuellement , il y a plus de 12 régulation locale et systémique de la croissance osseuse affectant son remodelage, en particulier la PTH, la 1,25 (OH) ₂ D ₃, la calcitonine, l' hormone de croissance, les glucocorticoïdes, les hormones thyroïdiennes, l' insuline, l' IGF (1 et 2), les œstrogènes, la PGE ₂ et les androgènes.

Les cellules osseuses libèrent un certain nombre de protéines et de cytokines, qui assurent la régulation endocrinienne et la transmission du signal. Les protéines produites par les ostéoblastes comprennent les protéines de la matrice osseuse telles que le collagène, l'ostéopontine, l'ostéocalcine, les sialoprotéines osseuses. En outre, ces cellules libèrent des protéases sous forme active et latente, qui participent au processus de remodelage osseux - MMP, composants du système d'activateur du plasminogène (AP) / plasmine. Les cytokines libérées par les ostéoblastes peuvent agir à la fois par des mécanismes autocrines et paracrine aux cellules locales (autres ostéoblastes, ostéoclastes).

On ne sait pas encore de quelle façon ces signaux sont régulés - par des contraintes mécaniques ou d'autres signaux chimiques induits par des contraintes mécaniques. Cependant, il est connu qu'une contrainte mécanique répétée provoque une prolifération locale de cellules et / ou de protéines osseuses. In vivo, le stress mécanique peut activer les ostéoblastes, augmenter les niveaux de nucléotides cycliques, produire des prostaglandines et provoquer des changements morphologiques associés au remodelage osseux. Dans des conditions in vitro contrainte mécanique induit la culture de la prolifération des ostéoblastes, l' expression d' ARNm de protéines osseuses impliquées dans la formation de la minéralisation de l' ostéoïde et dans le processus, la libération de facteurs de croissance locaux , tels que l' IGF-1 et IGF-2, et les molécules d'adhésion. La transmission d'un signal de contrainte mécanique peut être réalisée par des canaux ioniques mécaniquement sensibles.

Il existe des preuves indirectes d'altération de la fonction ostéoblastique dans l'arthrose. G. Gevers et J. Dequeker (1987) ont montré une augmentation de l'ostéocalcine dans le sérum chez les femmes souffrant d'arthrose des articulations des mains, ainsi que des explants de la zone corticale osseuse, ce qui suggère que la pathologie du tissu osseux peut être une partie de l'arthrose. A l'autopsie trouve non seulement un épaississement de l'os sous-chondral, mais une teneur en minéraux anormalement bas de la tête fémorale. Chez les porcs Guinée souffrant d'arthrose induite chirurgicalement en utilisant la tomographie par ordinateur a montré un épaississement important de la fraction d'os sous-chondral dans la zone. Un déséquilibre entre collagène et non collagènes (ostéocalcine, etc.) Les protéines peuvent augmenter le volume osseux, mais ne porte pas sa densité minérale. Selon M. Shimizu et al (1993), la progression des changements dégénératifs dans le cartilage articulaire associées à un remodelage plus intense de l'os sous-chondral et d'augmenter sa rigidité, ce qui indique également un défaut dans les cellules osseuses dans l'arthrose. Selon le projet de V. Lee et M. Hypothèse Aspden (1997) de la prolifération défectueuse des cellules osseuses peut conduire à une augmentation de la dureté de l'os, mais ne provoque pas une augmentation de la densité minérale.

CI Westacott et ses co-auteurs (1997) ont émis l'hypothèse que les ostéoblastes anormaux affectent directement le métabolisme du tissu cartilagineux. Ostéoblastes chez les patients en culture avec des chondrocytes arthrosiques avec des gens qui n'ont pas les maladies des articulations, les auteurs ont observé un changement significatif dans la libération de glycosaminoglycanes de tissu de cartilage normal in vitro, mais le niveau de la libération de cytokines sont restés inchangés. G. Hilal et al (1998) ont démontré que la culture d'ostéoblastes os sous - chondral des patients souffrant d'arthrose in vitro a un métabolisme modifié - l' activité du système AP / plasmine et de l' IGF-1 dans ces cellules est accrue. L'observation de CI Westacott et al (1997) peut s'expliquer par une augmentation de l'activité protéase dans les cellules osseuses sous-chondrales.

Il reste inconnu si l'ostéoarthrose initie des changements dans l'os sous-chondral ou contribue à sa progression. DK Dedrick et al (1993) ont démontré que chez les chiens avec épaississement osseux sous-chondral l'arthrose induite par chirurgie est pas une condition préalable pour le développement des changements osteoartrozpodobnyh dans le cartilage articulaire, mais contribue à la progression des processus de dégénérescence du cartilage. Les résultats de l'étude de A. Saied et co-auteurs (1997) contredisent les données de l'étude précédente. Utilisation de l'échographie 50 MHz pour l'évaluation des modifications morphologiques initiales et leur progression dans le cartilage articulaire et de l'os dans l'arthrose expérimentale induite par des injections d'acide monoyoduksusnoy dans l'articulation du genou chez le rat, nous avons démontré des changements de processus simultanés dans les os et le cartilage dans les trois premiers jours après l'injection.

Les ostéoblastes sécrètent des facteurs de croissance et des cytokines qui participent au remodelage local du tissu osseux, ce qui peut contribuer à un remodelage du tissu du cartilage dans les articulations un « poids porteur » appropriés après leur pénétration à travers microfissures dans la couche calcifiée du cartilage. De plus, les produits de la sécrétion des cellules osseuses se trouvent dans le liquide synovial. Les produits les plus susceptibles sécrétées ostéoblastes anormaux capables d'exécuter le cartilage de remodelage de processus local sont des protéines morphométriques TGF-b et os (CIT). Les deux sont représentatifs de la famille des TGF attribués et les chondrocytes et les ostéoblastes, et les deux sont capables de modifier à la fois le remodelage osseux et du cartilage. J. Martel Pelletier et al (1997) ont observé une augmentation des taux de TGF-P dans l'os sous-chondral explants patients atteints d'arthrose par rapport à des personnes en bonne santé, ce qui indique un rôle possible de ce facteur de croissance dans la pathogenèse de l'arthrose. L'IGF est également produit par les ostéoblastes. Dans la culture des cellules ostéoblastes provenant de patients souffrant d'arthrose, a trouvé une augmentation des niveaux d'IGF qui modifient le métabolisme du cartilage.

TGF-b, IGF, la Commission et les cytokines produites par les ostéoblastes dans l'os sous-chondral, peut affecter la production de collagénase et d'autres enzymes protéolytiques dans le cartilage, qui à son tour, peut contribuer au remodelage / dégradation de la matrice du cartilage. On ne sait pas si les ostéoblastes produisent colonie OA moins macrophage facteur de stimulation (M-CSF - un stimulateur de la résorption osseuse) que les cellules normales. Résultats de recherche AG Uitterlinden et ses collègues (1997) ont montré qu'un rôle dans la formation des récepteurs ostéophytes peut jouer une vitamine D, qui sont exprimées par les ostéoblastes et de réguler l'expression de plusieurs facteurs synthétisés par ces cellules, ce qui explique en partie le rôle des ostéoblastes dans la pathogenèse de cette maladie.

Compte tenu des résultats des études ci-dessus, G. Hilal et al (1998), J. Martel-Pelletier et al (1997) ont proposé la relation d'hypothèse de travail suivante remodelage osseux sous-chondral et le cartilage articulaire dans l'arthrose appropriée. À un stade précoce ou prolongé de la pathogenèse de l'arthrose, le processus de remodelage du tissu osseux dans l'os sous-chondral est intensifié. Charge simultanément répétitif conduit à des microfractures locales et / ou l'apparence du déséquilibre du système IGF / protéine IGF-svyazyvayushy (IGFBP) en raison d'une réponse anormale des ostéoblastes d'os sous-chondral, ce qui favorise sa sclérose. Ce dernier peut à son tour contribuer à l'apparition de micro-fractures du cartilage et de dommages à sa matrice.

Dans des conditions normales, cette lésion est éliminée par la synthèse locale et la libération de la protéine liant l'IGF-1 et l'IGF, qui stimulent la formation d'ECM du cartilage articulaire. En même temps, le système PD favorise la croissance des cellules osseuses sous-chondrales et la formation de la matrice osseuse. Activité anabolique de l'IGF-système a augmenté os sous-chondral chez les patients atteints d'arthrose, alors que l'activation locale du système SA / plasmine (régulateur locale d'IGF-système) dans le cartilage articulaire provoque ses modifications locales. Dans ostéoblastes dans l'arthrose IGF-1 donne la régulation de Type AP plasmine rétroaction positive, peut donc inhiber le remodelage du tissu osseux, ce qui conduit finalement à la sclérose sous-chondrale. Ainsi, dans l'induction locale os et du cartilage des fils de iproteaz IGF-1, d'une part, les dommages au cartilage, l'autre - à un épaississement de l'os sous-chondral, ce dernier favorise à son tour d'autres dommages du cartilage. Le déséquilibre entre les lésions du cartilage associée à la sclérose chondral, et sa capacité de réparation, entraîne des changements progressifs dans l'ECM du cartilage et au développement de l'arthrose. Selon les auteurs, cette hypothèse explique également la lente progression de la maladie.