Artrose: effect van meniscectomie op gewrichtskraakbeen

Zoals eerder vermeld, spelen de articulaire menisci een belangrijke rol in de normale gewrichtsfunctie. De menisci zijn structuren die de congruentie van de gewrichtsvlakken van het femur en de tibia vergroten, de laterale stabiliteit verbeteren en de distributie van synoviaalvocht en de uitwisseling van voedingsstoffen met het gewrichtskraakbeen verbeteren. Een totale of partiële meniscectomie leidt tot een verandering in de richting van de belasting op het gewrichtsvlak van de tibia, wat resulteert in degeneratie van het gewrichtskraakbeen.

Er zijn veel studies gewijd aan het bestuderen van het effect van meniscectomie op de biomechanica van het gewricht, evenals aan de inductie van degeneratieve processen in het gewrichtskraakbeen en het subchondrale bot bij dieren (meestal honden en schapen). Aanvankelijk voerden onderzoekers een ectomie uit van de mediale meniscus van het kniegewricht, maar later werd ontdekt dat een ectomie van de laterale meniscus leidt tot een snellere ontwikkeling van artrose.

Met behulp van laterale meniscectomie bij schapen onderzochten Little et al. (1997) veranderingen in gewrichtskraakbeen en subchondrale bot in verschillende delen van het kniegewricht. Typische histologische bevindingen die geïnduceerde veranderingen in gewrichtskraakbeen 6 maanden na de operatie illustreerden, waren rafeling van het kraakbeen, een verlaagde proteoglycaanconcentratie en een verlaagd aantal chondrocyten. Onder gebieden met veranderd kraakbeen in het subchondrale bot werden capillaire groei in de verkalkte kraakbeenzone, een verplaatsing van de "golvende rand" naar buiten en verdikking van de sponsachtige substantie van het subchondrale bot waargenomen.

Uit de studie van P. Ghosh et al. (1998) bleek dat er 9 maanden na een laterale meniscectomie bij schapen tekenen zijn van subchondrale botremodellering en een toename van de mineraaldichtheid ten gevolge van degeneratie van het gewrichtskraakbeen. In zones die onderhevig zijn aan een abnormaal hoge mechanische belasting als gevolg van verwijdering van de laterale meniscus (de laterale condylus van het femur en de laterale plaat van de tibia), werd een verhoogde synthese van dermatansulfaathoudende proteoglycanen gevonden, hoewel er ook een verhoogde synthese van proteoglycanen van hetzelfde type werd gevonden in het kraakbeen van de mediale plaat. Het bleek dat dermatansulfaathoudende proteoglycanen voornamelijk vertegenwoordigd zijn door decorine. De hoogste concentratie werd gevonden in de middelste en diepe zones van het gewrichtskraakbeen.

Naast de toename van de synthese van dermatansulfaathoudende proteoglycanen in de kraakbeengebieden die een hoge belasting dragen door de verwijdering van de laterale meniscus, werd een toegenomen katabolisme van aggrecan waargenomen, zoals blijkt uit de afgifte van de fragmenten ervan in het voedingsmedium vanuit kraakbeenexplantaten, evenals uit de hoge activiteit van MMP en aggrecanasen. Omdat de ontstekingsactiviteit in dit model van osteoartrose minimaal was, suggereerden de auteurs dat chondrocyten de bron van de enzymen waren.

Hoewel er nog veel onbeantwoorde vragen bestaan, onthullen de hierboven beschreven studies een mogelijke rol voor biomechanische factoren in de pathogenese van artrose. Het is duidelijk dat chondrocyten de mechanische eigenschappen van hun omgeving kunnen "voelen" en op veranderingen reageren door ECM te synthetiseren die hogere belastingen kan weerstaan en zo kraakbeenschade kan voorkomen. Bij jonge dieren induceerde matige inspanning de synthese van aggrecanrijk ECM. Deze hypertrofische (of adaptieve) fase van de chondrocytenrespons kan enkele jaren duren en zorgt voor een stabiel niveau van mechanische belasting op het gewrichtskraakbeen. Verstoring van dit evenwicht door verhoogde intensiteit of duur van de belasting, of veranderingen in de normale gewrichtsbiomechanica na een blessure of operatie, of een afname van het vermogen van chondrocyten om de ECM-synthese te verbeteren als reactie op verhoogde belasting (tijdens veroudering), brengt de werking van endocriene factoren significante veranderingen met zich mee op cellulair en matrixniveau: de synthese van proteoglycanen en collageen type II wordt geremd en de synthese van decorine en collageen type I, III en X wordt gestimuleerd. Gelijktijdig met de verandering in biosynthese neemt het ECM-katabolisme toe, evenals het niveau van MMP's en aggrecanasen. Het is niet bekend hoe mechanische belasting de resorptie van de omringende ECM door chondrocyten bevordert; dit proces wordt waarschijnlijk gemedieerd door prostanoïden, cytokinen (zoals IL-1p of TNF-a, en vrije zuurstofradicalen). Hierbij is het noodzakelijk om de rol van synovitis bij artrose te vermelden, aangezien de meest waarschijnlijke bron van de hierboven genoemde katabolismemediatoren macrofaagachtige synovocyten en leukocyten kunnen zijn die het synoviale membraan van het gewricht infiltreren.

Een studie van OD Chrisman et al. (1981) toonde aan dat traumatisch gewrichtsletsel de productie van een prostaglandine-precursor, arachidonzuur, stimuleert. De membranen van beschadigde chondrocyten worden beschouwd als de bron van arachidonzuur. Het is bekend dat arachidonzuur snel wordt omgezet in prostaglandinen door het enzym cyclo-oxygenase (COX). Het is aangetoond dat prostaglandinen, met name PGE ₂, interacteren met chondrocytreceptoren en zo de expressie van hun genen veranderen. Het blijft echter onduidelijk of arachidonzuur de productie van proteïnasen en aggrecanasen stimuleert of remt. Eerdere studies hebben aangetoond dat PGE ₂ de MMP-productie verhoogt en afbraak van gewrichtskraakbeen veroorzaakt. Volgens de resultaten van andere studies heeft PGE ₂ een anabool effect op de ECM en bevordert het ook de integriteit van de ECM, waarbij de productie van cytokinen door chondrocyten wordt geremd. Het is mogelijk dat de tegenstrijdige bevindingen van deze onderzoeken het gevolg zijn van de verschillende concentraties PGE2 die in de onderzoeken _{zijn gebruikt}.

Een kleine hoeveelheid IL-1β (het belangrijkste cytokine dat de synthese en afgifte van MMP's stimuleert en de activiteit van hun natuurlijke remmers remt) kan worden gevormd als reactie op schade aan het gewrichtskraakbeen, wat leidt tot verdere weefselafbraak.

De studies die in deze sectie worden beschreven, hebben aangetoond dat het handhaven van een dynamische belasting onder de drempelwaarde van het gewricht de proliferatie van chondrocyten veroorzaakt die nieuwe mechanische omstandigheden kunnen doorstaan, wat het begin betekent van het hypertrofische stadium van osteoartrose. Hypertrofische chondrocyten zijn cellen in de laatste differentiatiefase, wat betekent dat de genexpressie van de belangrijkste matrixelementen in hen is veranderd. Hierdoor wordt de synthese van aggrecan proteoglycanen en collageen type II geremd en neemt de synthese van decorine, collageen type I, III en X toe.

Een afname van het gehalte aan aggrecan en type II collageen in de ECM, geassocieerd met een disbalans tussen de synthese- en afbraakprocessen, geeft het gewrichtskraakbeen de eigenschap om onvoldoende te reageren op mechanische stress. Hierdoor raken chondrocyten onbeschermd en gaat het proces over naar de derde, katabole fase, gekenmerkt door overmatige proteolytische activiteit en secretie van autocriene en paracriene regulerende factoren. Morfologisch gezien wordt deze fase gekenmerkt door de vernietiging van de ECM van het gewrichtskraakbeen; klinisch gezien komt het overeen met manifeste osteoartrose. Deze hypothese vertegenwoordigt uiteraard een vereenvoudigde visie op alle complexe processen die zich voordoen bij osteoartrose, maar generaliseert het moderne concept van de pathobiologie van osteoartrose.

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