Патофизиология остеоартрита

Остеоартрит часто описывают как состояние, возникающее в результате износа суставов, но патофизиология этого состояния гораздо сложнее. Он включает в себя ряд изменений на клеточном уровне, которые приводят к повреждению хряща, синовиальных оболочек и костей.

Остеоартрит, также известный как дегенеративное заболевание суставов, является наиболее распространенной формой артрита и составляет примерно 59% всех случаев артрита.1 В основном он встречается в руках, бедрах и коленях.

Луис Альварес / Getty Images

Суставной хрящ

Суставной хрящ, также известный как гиалиновый хрящ, представляет собой тип хряща, который находится на концах костей, где они встречаются и образуют суставы. Этот тип хряща отвечает за здоровое движение: здоровый уровень суставного хряща позволяет костям легко скользить друг по другу. Его структура представляет собой сеть, в основном состоящую из воды, коллагена и гликозилированных белков. В этой сети также находятся высокоспециализированные клетки, известные как хондроциты.

Суставной хрящ не может расти сам по себе и лишен кровеносных сосудов, нервов и лимфатических сосудов. Способность хондроцитов регенерировать окружающий хрящ ограничена.

Повреждение суставного хряща сопровождается четырьмя изменениями. Одним из них является фибрилляция матрикса, во время которой хрящевая сеть, известная как матрица, начинает размягчаться, оставляя щели или промежутки между клетками. Затем на хряще образуются трещины и язвы, а поверхность сустава начинает разрушаться.

При остеоартрите здоровье суставного хряща играет решающую роль в том, насколько хорошо суставы функционируют. Повреждение суставного хряща происходит в три стадии:

• Этап 1: белки в хрящах начинают разрушаться. Они превращаются из полноценных белков в полипептиды и аминокислоты.

• Этап 2: происходит фибрилляция и эрозия. Фрагменты коллагена и белков начинают просачиваться в синовиальную жидкость, которая предназначена для уменьшения трения между суставами.

• Стадия 3: воспалительная реакция организма на первые две стадии вызывает дальнейшее повреждение хряща.

Как возникает повреждение

Когда начинается воспалительный ответ, он высвобождает интерлейкин-1, цитокин, который способствует деградации хряща.3 Когда интерлейкин-1 высвобождается, он способствует дальнейшему повреждению хряща, контролируя биодоступность для определенных протеаз. Он делает это, стимулируя определенные ферменты расщеплять белок в суставе на более мелкие полипептиды и аминокислоты. То же самое и с другим цитокином, фактором некроза опухоли-альфа (TNF-альфа), который может стимулировать определенные ферменты, известные как матриксные металлопротеиназы (ММП), которые могут серьезно повредить матрикс сустава.

Другие ферменты, известные как коллагеназы, также могут расщеплять коллаген и вредить здоровью суставов. Стромелизин, или ММР-3, обнаруживается в больших количествах у людей с остеоартритом, потому что этот фермент также играет ключевую роль в дегенерации той части суставного матрикса, которая не включает коллаген.

Состояния, влияющие на другие части тела, такие как ожирение, нестабильность суставов, смещение суставов и травмы, могут способствовать деградации систем суставов у людей с остеоартритом.

Остеоартрит и старение

Хотя остеоартрит с возрастом усугубляется, это не нормальная часть процесса старения. Повреждение суставных клеток, вызванное старением, происходит из-за старения клеток, тогда как при остеоартрите суставы могут быть повреждены из-за травм, ожирения и чрезмерной нагрузки на суставы.

Синовиальные мембраны

Синовиальная оболочка - это соединительная ткань, выстилающая суставы, которая производит синовиальную жидкость. У людей с остеоартритом, когда хрящ начинает разрушаться и попадает в синовиальную жидкость, это приводит к воспалению синовиальной оболочки.

Это связано с тем, что синовиальные макрофаги, клетки, которые индуцируют выработку провоспалительных цитокинов, могут вызывать воспалительный иммунный ответ на части беспризорного хряща в синовиальной жидкости.5 Затем это приводит к дальнейшему разрушению хряща, потому что со временем, когда сустав теряет его хрящ, синовиальная жидкость начинает вытекать из сустава, что приводит к необратимому истончению и потере вязкости.

Меньшее количество синовиальной жидкости, смягчающей движение сустава, также означает трение между костью и большее повреждение. Когда синовиальная жидкость становится достаточно жидкой, воспалительные вещества начинают напрямую касаться или вступать в контакт с нервными клетками в суставе, что приводит к боли.6 Чем больше синовиальной жидкости теряется, тем быстрее разрушается хрящ.

Кости

Когда кости теряют защитную хрящевую подушку из-за повреждения остеоартритом, они начинают тереться друг о друга. В результате суставы могут стать жесткими и менее устойчивыми к воздействию регулярных движений, что приведет к увеличению нагрузки на оставшийся неповрежденный хрящ по мере прогрессирования заболевания. Когда в суставах больше не остается хрящей, возникает трение кость о кость.

Затем кость подвергается ремоделированию - процессу, который включает эрозию кости, дегенерацию хряща и образование костных шпор. Процесс ремоделирования может привести к дальнейшему ухудшению функции суставов.

Костные шпоры и кисты

Начинают развиваться остеофиты, или костные шпоры. Костные шпоры представляют собой гладкие разрастания кости, и хотя они обычно не вызывают боли, они связаны с болезненными симптомами, если начинают раздражать ткани, с которыми контактируют.

Остеоартрит также может привести к развитию костных кист, которые представляют собой заполненные жидкостью мешочки, которые образуются внутри поврежденных суставов. Поражения костного мозга также присутствуют при остеоартрите и могут быть объяснены ремоделированием, вызванным неправильным движением суставов, нагрузкой и механической перегрузкой поврежденных суставов.

Субхондральная кость

У пациентов с остеоартритом происходят изменения в кости, поддерживающей суставной хрящ (субхондральную кость). Субхондральная кость находится в большинстве суставов, в том числе в суставах, пораженных остеоартритом, таких как колени и бедра. Его также можно найти в мелких суставах рук и ног.

Обычно в субхондральной кости возникают поражения костного мозга и костные кисты. Поскольку повреждение суставного хряща является основной причиной остеоартрита, этим изменениям в субхондральной кости в прошлом не уделялось столько внимания. Однако сейчас они считаются жизненно важным компонентом патогенеза остеоартрита.9 У людей с остеоартритом субхондральная кость размягчается и обесцвечивается из-за процесса ремоделирования.

Уход

В настоящее время возможности лечения остеоартрита ограничены. Повреждение суставов необратимо, поэтому лечение остеоартрита обычно включает устранение симптомов.

Лекарства

Симптомы, такие как боль в пораженных суставах и болезненность, можно облегчить с помощью обезболивающих, таких как ацетаминофен, нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) и других лекарств от хронической боли, таких как Цимбалта (дулоксетин).

Инъекции

Для облегчения боли используются инъекции кортизона, но прием кортикостероидов может привести к дальнейшему повреждению костей, соединяющихся в суставе. Это может быть связано с тем, что они могут подавлять способность организма усваивать кальций и приводить к ослаблению костей и потере костной массы.10 У людей с остеоартритом ослабление и разрушение костей могут способствовать прогрессированию болезни.

Смазочные инъекции выполняются с использованием гиалуроновой кислоты и призваны обеспечить большую амортизацию, чтобы уменьшить воздействие на поврежденный сустав.

Физиотерапия

Определенные упражнения в физиотерапии могут помочь нарастить мышцы, окружающие поврежденный сустав, что может уменьшить напряжение, ощущаемое в этой области, и облегчить боль. Трудотерапия также может использоваться, чтобы помочь человеку с остеоартритом справиться со своим состоянием, изменив способ выполнения повседневных задач, чтобы избежать ненужного давления на поврежденные суставы.

Операция

Хирургическое лечение доступно, когда другие вмешательства не помогают облегчить болезненные симптомы остеоартрита, в том числе:

• Перестройка кости: эта операция, также известная как остеотомия, выполняется путем добавления или удаления костного клина. Это делается в тех случаях, когда одна сторона тела поражена больше, чем другая, например, в коленях, и балансировка нагрузки может помочь уменьшить давление на поврежденный сустав.

• Замена сустава: в наиболее серьезных случаях хирург может порекомендовать полную замену сустава. Это делается путем удаления определенных поверхностей поврежденного стыка и замены их пластиковыми и металлическими деталями. Поскольку в конечном итоге может потребоваться замена искусственных суставов, этот тип хирургии обычно проводится только в серьезных случаях.

Новые методы лечения

Новое понимание патофизиологии остеоартрита привело к исследованиям других многообещающих вариантов лечения. Из-за роли, которую ММП играют в прогрессировании заболевания, исследователи разрабатывают новые лекарства, предназначенные для подавления этих эффектов.11 Нацеленные конкретно на дегенерацию суставного хряща, анаболические препараты, такие как Сприферим и BMP-7, показали многообещающие для восстановления и восстановления хряща. Антикатаболические препараты, в частности ингибиторы ММП, также изучаются как жизнеспособный вариант для людей с остеоартритом из-за их способности останавливать дегенерацию хряща.

Другой изучаемый вариант лечения - регенеративная терапия с использованием стволовых клеток. Хотя стволовые клетки, введенные в пораженный сустав, как правило, исчезают за короткий промежуток времени, иммуномодулирующие эффекты, которые часто приводят к обострению остеоартрита, оказываются долговременными. Также было обнаружено, что терапия улучшает биомеханику суставов, пораженных артритом, и замедляет сужение пораженных суставов.

Многообещающие методы лечения с использованием бисфосфонатов также находятся в разработке, но они могут работать только для определенной группы пациентов с остеоартритом. Бисфосфонаты - это лекарства, предназначенные для замедления потери плотности костей. У людей с остеоартритом обычно наблюдается утолщение костей, сопровождающееся повреждениями и костными шпорами. У некоторых наблюдалось уменьшение повреждений костного мозга после шестимесячного испытания. Этот тип лекарств может быть полезен тем, кто имеет поражения костного мозга и находится на ранних стадиях остеоартрита.

Также было разработано новое лечение, предназначенное для нейтрализации остеолитической протеазы, которая может способствовать потере кальция в костях. Испытания на животных показали, что это эффективно замедляет дегенерацию костей и хрящей. Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, подойдет ли этот тип нейтрализации для людей.

Поскольку остеоартрит вызывает воспалительный иммунный ответ, антицитокиновая терапия также рассматривается как новый многообещающий метод лечения. Этот тип лекарств может препятствовать иммунному ответу или выработке цитокинов в суставах, чтобы помочь уменьшить воспаление, которое может привести к отеку и боли в пораженной области. Направление провоспалительных сигналов также может быть эффективным новым вариантом лечения, помогающим уменьшить воспаление.11 Хотя эти методы лечения не излечивают остеоартрит и не помогают восстановить утраченный хрящ, они могут помочь в лечении боли.

С развитием понимания новые варианты лечения остеоартрита могут дать надежду людям с этим заболеванием.