Osteoartroza patomechanizm, obraz klinicznyortopedialindleya.wum.edu.pl/system/files/choroba_zwyrodnieniowa_stawow... · Osteoartroza patomechanizm, obraz kliniczny Grzegorz Szczęsny

Osteoartroza

patomechanizm,

obraz kliniczny

Grzegorz Szczęsny

G.Szczęsny; 2004

Katedra i Klinika Ortopedii i Traumatologii Narządu Ruchu

Akademii Medycznej w WarszawieKierownik: pof dr hab. n med. Andrzej Górecki

Choroba zwyrodnieniowa stawów Osteoartroza, Osteoarthrosis, Osteoarthritis

Postępujący, powolny proces zapalny

prowadzący do stopniowej degradacji

powierzchni stawowych i dysfunkcji stawu

OSTEOARTROZA

• Najczęściej występująca artropatia u człowieka

• 12 % populacji

• Najczęściej po 60 r.ż.

• Każdy po 75 r.ż. • 3 x częściej u kobiet

Osteoartrozy Pierwotne – idiopatyczne (70%)

Wtórne (30%)

metaboliczne • dna moczanowa

• alkaptonuria

• hemochromatoza

• choroba Wilsona

• choroba Gauchera

endokrynologiczne • akromegalia

• nadczynność przytarczyc

• cukrzyca

• otyłość

• niedoczynność tarczycy

urazy • ostre

• przewlekłe

wrodzone i rozwojowe • choroba Perthesa

• DDH, LCC

• złuszczenie chrząstki stawowej

czynniki mechaniczne • różna długość kończyn dolnych

• koślawość lub szpotawość stawu

• zespół nadmiernej ruchomości

stawów

Anatomia stawu i odżywianie chrząstki

Anatomia stawu i odżywianie chrząstki

Mechanizm „odżywiania”

powierzchni stawowych poprzez

płyn stawowy wytwarzany przez

błonę maziową

G.Szczęsny; 2002

Mechanizmy „odżywiania” chondrocytów

Wpływ obciążeń mechanicznych

Mechanizm „odżywiania” powierzchni stawowej

2. Wpływ układu hormonalnego

G.Szczęsny; 2007

Basta M, Chrousos GP, Vela-Bueno A, Vgontzas A: CHRONIC INSOMNIA AND STRESS SYSTEM . Sleep Med Clin. 2007;2(2):279–291.

kortyzol

Sterydy zmniejszają tkankową zawartość płynu

tkankowego – działanie hipoosmolarne

Sterydy (kortyzol) regulują dystrybucję płynu między

kompartmentami wewnątrz i pozanaczyniowym, czego

efektem jest m.in. ich działanie przeciwobrzękowe. Dobowy

rytm wydzielania endogennych sterydów stanowi długą oś

mechanizmu odżywiania chrząstki stawowej poprze

dystrybucję płynu maziowego między jamą stawu i macierzą

chrząstki stawowej.

Zaburzenia dobowego rytmu wydzielania kortyzolu

(zaburzenia snu, sen niefizjologiczny) lub podanie długo

działających sterydów są przyczyną zaburzeń odżywiania

chrząstki stawowej i podstania osteoartrozy.

G.Szczęsny; 2002

Powierzchnie obciążane

Ok. 25 at = 1440 mmHg

Warstwa podchrzęstna kości

Kapilary

32 mmHg

G.Szczęsny; 2002

ciśnienia mmHg

1. Aorta MAP 100

2. Arteriole 50

3. Kapilary 32

4. Venule 5…25

5. VCI 0…-15

6. Prz.m.kom. -5

7. n.chłonne 0…+5

G.Szczęsny; 2002

↑ ↑ ↑ p >>32 mmHg

† krąż.tętniczego

Martwica

Zł. podchrzęstne

Odwapnienie

Przekrw. żylne

N Uszkodona pow. chrzęstna

G.Szczęsny; 2002

W OA zmiany

patologiczne dotyczą: maziówki

płynu stawowego

chrząstki stawowej

warstwy podchrzęstnej kości

Zmiany makroskopowe w osteoartrozie

Objawy kliniczne OA

Ból przy chodzeniu i długotrwałym staniu

Ograniczenie ruchomości stawu

Przykurcze stawu

Zanik funkcjonalny mięśni

Zmiany anatomiczne stawu

Trwała dysfunkcja stawu

G.Szczęsny; 2002

(N)

Obrazy histologiczne chrząstki stawowej w warunkach prawidłowych

(N) oraz w osteoartrozie łagodnej, zaawansowanej i ciężkiej (barwienie Safraniną O / fast green staining)

Wczesna OA Zaawansowana OA Ciężka OA

Niezależnie od czynnika etiologicznego

bezpośrednio za uszkodzenie powierzchni

stawowych odpowiedzialne są enzymy

proteolityczne

Etiologia osteoartrozy polietiologiczna

Metaloproteinazy Kolagenazy MMP-1, MMP-8, MMP-13

Gelatynazy MMP-2, MMP-9

Stromelizyny MMP-3, MMP-7, MMP-10, MMP-11

Błonowe MMP-14

Agreganazy Dyzintegryny i typu metalo- ADAM-TS4, ADAM-TS5

proteinaz

Inne proteinazy Elastaza

Katepsyny katepsyna B, D, G i L

Proteinazy układu krzepnięcia tPa, uPA, plazmina

Proteinazy odpowiedzialne za uszkadzanie

chrząstki stawowej

CMLS, Cell. Mol. Life Sci. Vol. 59, 2002

Uszkodzenie metaboliczne powierzchni

stawowej występuje zawsze na przyległych

powierzchniach

MMP uwalniane przez chondrocyty

wskutek działania

NO, IL-1, TNF-α IL-17, IL-18, IL-1rI, NO (iNOS),

COX-2, IGF (IGF-BP)

G.Szczęsny; 2002

MMP

TIMP

Migracja proliferujących i różnicujących chondrocytów

MMP = TIMP

MMP > TIMP

MMP >> TIMP

Za powstanie osteoartrozy odpowiedzialne są czynniki

molekularne uwalniane z błony maziowej przez komórki

makrofagopodobne i synowiocyty

M. Iovu et al.: Anti-inflammatory activity of chondroitine sulfate. Osteoarthritis

and Cartilage (2008) 16, S14eS18

Patofizjologia powstania OA

IL-1, TNF-α

Czynniki hamujące powstanie OA

Osteoarthritis and Cartilage (2008) 16, S1eS3

Efektem działania MMP jest

enzymatyczna degradacja

substancji zewnątrzkomórkowej

chrząstki stawowej, zwiększenie

jej podatności na urazy

mechaniczne i postępujące

uszkodzenie

G.Szczęsny; 2002

1. Koksartroza dysplastyczna

większa powierzchnia maziówki niż

obciążanej powierzchni chrzęstnej

norma dysplazja

2. Koksartroza

dysplastyczna -

mniejsza

powierzchnia

obciążanej

powierzchni

chrzęstnej

Norma Osteoartroza

Osteoartroza & otyłość

• Otyłość predysponuje do schorzeń stawów,

w tym do powstawania zmian

zwyrodnieniowych

• Otyli (BMI>35 kg/m2) mężczyźni mają 4.8-

krotnie, a kobiety 4-krotnie częściej zmiany

o typie osteoartrozy,

Osteoartroza i otyłość

• Otyłość predysponuje do schorzeń stawów, w tym do

powstawania zmian zwyrodnieniowych

• Otyli (BMI>35 kg/m2) mężczyźni mają 4.8 - krotnie, a

kobiety 4 - krotnie częściej zapadają na osteoartrozę

• Brak prostej zależności między mechanicznym

obciążaniem stawów a osteoartrozą

leptyny

podwzgórze (-)

(+)

NPY

AGRP

a-MSH

CART

Przyjmowanie pokarmu

Regulacja masy ciała

AGRP – agouti-related peptide,

a-MSH – alfa melanocyte stimulating hormone,

CART – cocaine and amphetamine regulated transcript

Otyłość • Otyli mają wyższe stężenie leptyn

• Podanie podskórne leptyn powoduje znaczny odczyn zapalny – reakcja autoimmunologiczna?

• Hipoteza – mniejsza ekspresja receptorów dla leptyn?

• Genetycznie uwarunkowane mniejsza odpowiedź biologiczna po działaniu leptyn – na poziomie transkrypcji genów

• Masa ciała w 50-90% zdeterminowana jest genetycznie – reszta to wpływ czynników środowiskowych (ograniczony wysiłek fizyczny, wysokokaloryczna dieta), które wywołują otyłość

• U otyłych dochodzi do zmniejszania masy mięśniowej i rozplemu tkanki tłuszczowej pod wpływem działania cytokin prozapalnych (m.in. IL-1). Zmniejsza się podstawowy poziom przemiany materii i wzrasta odkładanie tkanki tłuszczowej >> otyłość

• Cytokiny prozapalne odgrywają rolę w patomechanizmie osteoartrozy

CLINICAL PROBLEMS CAUSED BY OBESITY, www.obesity.com

Koksartroza pourazowa

Zmiany związane są z zaburzeniem

stosunków anatomicznych w obrębie

stawu, oraz z zaburzeniem statyki (oś

kończyny) i unaczynienia fragmentów

kostnych stawu

Koksartroza pozapalna

Enzymatyczne uszkodzenie

powierzchni stawu bezpośrednio

przez enzymy proteolityczne

bakterii (głównie koagulazo(+)

Staph. aureus), oraz aktywacja

MMP przez egzo- i endotoksyny

bakteryjne.

Osteoartroza pourazowa

Koksartroza metaboliczna

Uszkodzenie metaboliczne

powierzchni stawowej (toksyczne)

przez kryształy kwasu

moczowego, inne związki

toksyczne

Danger Signals - Matzinger

Koksartroza w zaburzeniach

krzepnięcia

Uszkodzenie powierzchni stawowych

przez czynniki krzepnięcia (enzym

proteolityczne) oraz przez aktywację

szlaków metabolicznych i

poszczególnych populacji komórkowych

przez czynniki krzepnięcia.

Koksartroza idiopatyczna

Etiologia nieznana

–

HIPOTEZY

Akson

rogu

tylnego

Komórka

tuczna

makrofag

Rdzeń

kręgowy

Ból - uraz

3.

1. 2.

4.

5.

6.

7.

chondrocyty

MMP

Neuropeptides can modulate the inflammatory and

immunological response, stimulating significantly the

production of inflammatory cytokines by human whole

blood cells in rheumatoid arthritis patients, as well as, in a

minor way, in osteoarthritis patients.

Leczenie • Przyczynowe – nieznane

• Objawowe: • Zachowawcze

– Kinezyterapia

– Fizykoterapia (magnetronik, krioterapia, sollux, jontoforeza, prądy diadynamiczne, diatermia, ultradźwięki)

– NLPZ (nieselektywne, selektywne)

– Leki przeciwbólowe (paracetamol)

– Wiskosuplementacja, leczenie wspomagające (Arthryl, Piascledine, Zeel, Hyalgan, Synvisc, Go-On)

• Operacyjne: – Zabiegi korekcyjne

• Zwiększające kongruencję stawu

• Korekcja osi, likwidowanie przykurczów

• Egalizacja kończyn

– Zabiegi oszczędzające • Artrodezy

• (…)

– Alloplastyki • Cementowe

• Bezcementowe

Działanie siarczanu chondroityny w OA

M. Iovu et al.: Anti-inflammatory activity of CS. Osteoarthritis and Cartilage

(2008) 16, S14eS18

Kierunki rozwoju leczenia przyczynowego osteoartrozy

Goldring MB: Anticytokine therapy for osteoarthritis. Expert Opin.Biol.Ther. 2001;1(5):817-829.

Pelegrin P, Surprenant A: The P2X7 receptor–pannexin connection to dye uptake and IL-1β release.

Purinergic Signalling 2009;5(2)

Mechanizm aktywacji IL-1beta

IL-1beta

IL-1R

Pelegrin P, Surprenant A: The P2X7 receptor–pannexin connection to dye uptake and IL-1β release.

Purinergic Signalling 2009;5(2)

Mechanizm blokowania działania IL-1beta

IL-1beta

IL-1R

IL-1R

IL-1Ra

Anty-IL-1beta

TNF-RII TNF-RI

sTNF-RII

sTNF-Ra

TNF-a

TACE

(ADAM)

Pro-TNF-a

Mechanizm aktywacji TNF-alfa

TNF-RII TNF-RI

sTNF-RII

sTNF-Ra

TNF-a

TACE

(ADAM)

Pro-TNF-a

Mechanizm blokowania działania TNF-alfa

Pelegrin P, Surprenant A:. Purinergic Signalling 2009;5(2)

Hunter

Collagen immunostained cryosections of immature deep explants following 28 days of

culture. (a) Collagen type I; (b) type II; (c) type III.

Cartilage was immunopositive for collagen type II and very weak for collagen types I and

III. Outgrowth was immunopositive for both collagen types II and I, very weak for type III.

The location of cell proliferation by immunohistochemical

staining for proliferation marker Ki67. In full-thickness

immature explants

A positive immunoreaction was observed in superficial zone

and deep zone (d) chondrocytes, as well as in cells covering

the lesion edge. No proliferation activity was observed in the

middle zone chondrocytes.

Bar ¼ 200 mm.

P. K. Bos et al.: Cellular origin of neocartilage formation. Osteoarthritis and Cartilage (2008) 16, 204e211

P. K. Bos et al.: Cellular origin of neocartilage formation. Osteoarthritis and Cartilage (2008) 16, 204e211

Injury, Int. J. Care Injured (2008) 39S1, S97–S113

Injury, Int. J. Care Injured (2008) 39S1, S97–S113