هشاشة العظام: تأثير استئصال الغضروف المفصلي على الغضروف المفصلي

كما ذُكر سابقًا ، تلعب الغضاريف الهلالية المفصلية دورًا هامًا في الوظيفة الطبيعية للمفصل. فهي تُحسّن تطابق الأسطح المفصلية لعظم الفخذ والظنبوب، وتُعزز الثبات الجانبي، وتُحسّن توزيع السائل الزليلي وتبادل العناصر الغذائية مع الغضروف المفصلي. يؤدي استئصال الغضروف المفصلي كليًا أو جزئيًا إلى تغيير في اتجاه الحمل على السطح المفصلي لعظم الظنبوب، مما يؤدي إلى تنكس الغضروف المفصلي.

كُرِّست العديد من الدراسات لدراسة تأثير استئصال الغضروف الهلالي على الميكانيكا الحيوية للمفصل، بالإضافة إلى تحريض العمليات التنكسية في الغضروف المفصلي والعظم تحت الغضروفي لدى الحيوانات (عادةً الكلاب والأغنام). في البداية، أجرى الباحثون استئصالًا للغضروف الهلالي الإنسي لمفصل الركبة، ولكن تبيّن لاحقًا أن استئصال الغضروف الهلالي الجانبي يُؤدي إلى تطور أسرع لالتهاب المفاصل العظمي.

باستخدام استئصال الغضروف المفصلي الجانبي لدى الأغنام، فحص ليتل وآخرون (1997) التغيرات في الغضروف المفصلي والعظم تحت الغضروفي من عدة مناطق في مفصل الركبة. كانت النتائج النسيجية النموذجية التي توضح التغيرات المُستحثة في الغضروف المفصلي بعد ستة أشهر من الجراحة هي تآكل الغضروف، وانخفاض تركيز البروتيوغليكان، وانخفاض عدد الخلايا الغضروفية. ولوحظ نمو الشعيرات الدموية في منطقة الغضروف المتكلسة، ونزوح "الحافة المتموجة" إلى الخارج، وزيادة سماكة المادة الإسفنجية للعظم تحت الغضروفي تحت مناطق الغضروف المتغيرة.

أظهرت دراسة أجراها ب. غوش وآخرون (1998) أنه بعد 9 أشهر من استئصال الغضروف الهلالي الجانبي لدى الأغنام، ظهرت علامات إعادة تشكيل العظم تحت الغضروف وزيادة في كثافته المعدنية نتيجةً لتنكس الغضروف المفصلي. في المناطق المعرضة لحمل ميكانيكي عالي بشكل غير طبيعي بسبب إزالة الغضروف الهلالي الجانبي (اللقمة الجانبية لعظم الفخذ والصفيحة الجانبية لعظم الظنبوب)، لوحظت زيادة في تخليق البروتيوغليكانات المحتوية على كبريتات ديرماتان، على الرغم من وجود زيادة في تخليق البروتيوغليكانات من نفس النوع في غضروف الصفيحة الإنسية. اتضح أن البروتيوغليكانات المحتوية على كبريتات ديرماتان ممثلة بشكل رئيسي بالديكورين. وقد وُجد أعلى تركيز لها في المناطق الوسطى والعميقة من الغضروف المفصلي.

إلى جانب زيادة تخليق البروتيوغليكانات المحتوية على كبريتات الديرماتان في مناطق الغضروف التي تتحمل حمولة عالية نتيجة إزالة الغضروف الهلالي الجانبي، لوحظت زيادة في استقلاب الأجريكان، كما يتضح من إطلاق شظاياه في الوسط الغذائي من غرسات الغضروف، بالإضافة إلى ارتفاع نشاط MMP والأجريكانازات. ونظرًا لضآلة النشاط الالتهابي في هذا النموذج من هشاشة العظام، اقترح الباحثون أن الخلايا الغضروفية هي مصدر هذه الإنزيمات.

على الرغم من بقاء العديد من الأسئلة دون إجابة، تكشف الدراسات المذكورة أعلاه عن دور محتمل للعوامل البيوميكانيكية في التسبب في هشاشة العظام. من الواضح أن الخلايا الغضروفية قادرة على "استشعار" الخصائص الميكانيكية لبيئتها، والاستجابة للتغيرات من خلال تخليق مصفوفة خارج الخلية (ECM) قادرة على تحمل أحمال أكبر، وبالتالي منع تلف الغضروف. في الحيوانات الصغيرة، حفزت التمارين المعتدلة تخليق مصفوفة خارج الخلية (ECM) غنية بالأجريكان. يمكن أن تستمر هذه المرحلة التضخمية (أو التكيفية) من استجابة الخلايا الغضروفية لعدة سنوات، مما يوفر مستوى ثابتًا من الحمل الميكانيكي على الغضروف المفصلي. ومع ذلك، فإن اختلال هذا التوازن بسبب زيادة شدة أو مدة التحميل، أو التغيرات في الميكانيكا الحيوية الطبيعية للمفاصل بعد الإصابة أو الجراحة، أو انخفاض في قدرة الخلايا الغضروفية على تعزيز تخليق ECM استجابةً لزيادة التحميل (أثناء الشيخوخة)، يستلزم عمل العوامل الغدد الصماء تغييرات كبيرة على المستويين الخلوي والمصفوفي: يتم تثبيط تخليق البروتيوغليكان والكولاجين من النوع الثاني، ويتم تحفيز تخليق الديكورين والكولاجين من الأنواع I وIII وX. بالتزامن مع التغيير في التخليق الحيوي، يزداد استقلاب ECM، وكذلك مستوى MMPs و aggrecanases. من غير المعروف كيف يعزز التحميل الميكانيكي امتصاص ECM المحيط بواسطة الخلايا الغضروفية؛ ربما تكون هذه العملية بوساطة البروستانويدات والسيتوكينات (مثل IL-1p أو TNF-a، وجذور الأكسجين الحرة). هنا لا بد من الإشارة إلى دور التهاب الغشاء الزليلي في هشاشة العظام، حيث أن المصدر الأكثر احتمالا للوسطاء الهدم المذكورين أعلاه قد يكون الخلايا الزليلية الشبيهة بالبلعم وكريات الدم البيضاء التي تتسلل إلى الغشاء الزليلي للمفصل.

أظهرت دراسة أجراها OD Chrisman وآخرون (1981) أن إصابة المفصل الرضحية تحفز إنتاج مادة مقدمة للبروستاجلاندين، وهي حمض الأراكيدونيك. وتعتبر أغشية الخلايا الغضروفية التالفة مصدرًا لحمض الأراكيدونيك. ومن المعروف أن حمض الأراكيدونيك يتحول بسرعة إلى بروستاجلاندين بواسطة إنزيم سيكلوأكسجيناز (COX). وقد ثبت أن البروستاجلاندين، وخاصة PGE ₂ ، يتفاعل مع مستقبلات الخلايا الغضروفية، مما يغير من التعبير عن جيناتها. ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح ما إذا كان حمض الأراكيدونيك يحفز أو يثبط إنتاج البروتيناز والأجريكاناز. وقد أظهرت دراسات سابقة أن PGE ₂ يزيد من إنتاج MMP ويسبب تدهور الغضروف المفصلي. ووفقًا لنتائج دراسات أخرى، فإن PGE ₂ له تأثير بنائي على ECM، كما يعزز سلامة ECM، مما يثبط إنتاج السيتوكينات بواسطة الخلايا الغضروفية. ومن الممكن أن تكون النتائج المتضاربة لهذه الدراسات ناجمة عن التركيزات المختلفة من PGE2 _{المستخدمة} فيها.

يمكن أن تتكون كمية صغيرة من IL-1β (السيتوكين الرئيسي الذي يحفز تخليق وإطلاق MMPs، بالإضافة إلى تثبيط نشاط مثبطاتها الطبيعية) استجابة لتلف الغضروف المفصلي، مما يؤدي إلى المزيد من تدهور الأنسجة.

وهكذا، أظهرت الدراسات الموصوفة في هذا القسم أن الحفاظ على حمل ديناميكي دون الحد الأدنى على المفصل يُسبب تكاثر الخلايا الغضروفية القادرة على تحمل الظروف الميكانيكية الجديدة، مما يعني بداية المرحلة الضخامية من هشاشة العظام. الخلايا الغضروفية المتضخمة هي خلايا في المرحلة الأخيرة من التمايز، مما يعني اختلال التعبير الجيني لعناصر المصفوفة الرئيسية فيها. وبالتالي، يُثبط تخليق بروتيوغليكان الأجريكان والكولاجين من النوع الثاني، ويزداد تخليق الديكورين والكولاجينات من الأنواع I وIII وX.

يؤدي انخفاض محتوى الأغريكان والكولاجين من النوع الثاني في المصفوفة خارج الخلوية، المرتبط باختلال التوازن بين عمليات التركيب والتحلل، إلى ضعف استجابة الغضروف المفصلي للإجهاد الميكانيكي. ونتيجةً لذلك، تُفقد الخلايا الغضروفية الحماية، وتنتقل العملية إلى المرحلة الثالثة، وهي المرحلة الهدمية، التي تتميز بنشاط بروتيني مفرط وإفراز عوامل تنظيمية ذاتية الإفراز ونظيرة الإفراز. من الناحية الشكلية، تتميز هذه المرحلة بتدمير المصفوفة خارج الخلوية للغضروف المفصلي؛ ومن الناحية السريرية، تُشير إلى ظهور فصال عظمي. تُمثل هذه الفرضية، بالطبع، رؤية مُبسطة لجميع العمليات المعقدة التي تحدث في فصال العظم، ولكنها تُعمم المفهوم الحديث لعلم الأمراض الفصالي العظمي.

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