24.2.2003 Osteoartróza (OA) je heterogenní skupina onemocnění různého původu s podobným biologickým, morfologickým, klinickým a rentgenovým obrazem. Je to nejčastější kloubní onemocnění, klinicky manifestní až u 15 % světové populace. Rentgenové změny typické pro OA však nacházíme až u 80 % populace ve věku nad 55 let.
Etiologie osteoartrózy (OA) je multifaktoriální. Vyvolávající faktory kaskády změn vedoucích k rozvoji artrotického procesu mohou být nejrůznější: konstituční (pohlaví, věk, obezita), genetické, hormonální, imunitní, neurologické, metabolické, mechanické, zevního prostředí a jiné.
Je třeba si uvědomit, že OA postihuje nejen kloubní chrupavku, ale kloubní orgán jako celek, tj. subchondrální kost, vazy, úpony, kloubní pouzdro, synoviální membránu a periartikulární svalstvo. Spouštěcí mechanismus artrotického procesu nemusí působit bezprostředně na chrupavku, ale může primárně poškodit jiné kloubní tkáně či struktury (např. menisky, vazy), a až teprve sekundárně působit na chrupavku, přičemž konečný klinický i morfologický obraz je podobný.

Struktura a biochemické složení kloubní chrupavky

Základním strukturálním prvkem kloubní chrupavky je kolagenní síť, ve které převládá kolagen typu II. Kolagen je chondrocyty produkován v podobě prekursorů, které jsou po proteolytickém odštěpení jejich N- a C-terminálních prokolagenních propeptidů schopny se spojit a vytvářet kolagenní vlákna a formovat prostorovou síť. Vlastní peptidový skelet takto vzniklé kolagenní molekuly je velmi stabilní a rezistentní vůči působení proteolytických enzymů.
Na obou koncích molekuly prekursoru zbývá po odštěpení propeptidů několik aminokyselin, tzv. telopeptidy. Lysinové zbytky tohoto telopeptidu vytvářejí příčné vazby se sousedními kolagenními molekulami (tzv. pyridinoli- nové můstky), které představují další stabilizační prvek kolagenních vláken. Tyto pyridinolinové můstky se nacházejí výhradně v kolagenních příčných vazbách. Mimo kolagenu typu II, který je pro chrupavku specifický, jsou v chrupavce obsaženy některé další, minoritní kolageny, např. kolagen typu IX a XI, jež mají podpůrnou a stabilizační funkci pro trojrozměrnou strukturu kolagenu typu II. Snížená funkce kolagenu typu IX může přispět k rozvoji degenerativních změn chrupavky.
Hlavní nekolagenní složkou mezibuněčné hmoty chrupavky je vysokomolekulární agrekan. Molekulární komplex agrekanu se skládá z centrálního proteinu (CP), keratansulfátové domény (KS), dvou chondroitinsulfátových domén (CS 1, CS 2), vazebné domény pro kyselinu hyaluronovou (G1), domény G2 a G3 a dalších menších úseků. Z funkčního hlediska jsou nejdůležitější chondroitinsulfátové domény, které obsahují velké množství negativně nabitých glykosaminoglykanových řetězců chondroitinsulfátu. Na CS 1 navazuje doména G2, jejíž funkce není zcela objasněna, a další důležitá doména G1, která zajišťuje vazbu na řetězec kyseliny hyaluronové. Takto se na kyselinu hyaluronovou naváže velké množství molekul agrekanu za vzniku vysokomolekulárního komplexu. Toto spojení je stabilizováno dalším pomocným vazebným proteinem, který zvyšuje již tak vysokou stabilitu vazby agrekanu na kyselinu hyaluronovou.
Agrekanové komplexy představují důležitou strukturálně-funkční jednotku, jejíž klíčovou úlohou je akumulace negativního náboje a vytvoření vysokého osmotického tlaku ve tkáni, který vtahuje vodu a váže ji ve tkáni chrupavky.
Při látkovém obratu chrupavky za fyziologických i artrotických podmínek je agrekan proteolyticky štěpen a jeho fragmenty jsou uvolňovány do synoviální dutiny. Za normálních okolností je však tento proces řízen, a tím je udržována tkáňová homeostáza. U OA je však organizace agrekanu narušena, dochází ke ztrátě nabitých skupin ze tkáně, a snižuje se tak schopnost tkáně vázat vodu.
Struktura a složení agrekanu se s věkem a stárnutím chrupavky poněkud mění. Zvyšuje se heterogenita velikosti molekul agrekanu, zvyšuje se koncentrace domén G1, ubývá domén G3, snižuje se průměrná velikost molekul agrekanu, snižuje se koncentrace molekul pomocného vazebného proteinu, což pravděpodobně zhoršuje agregabilitu molekul agrekanu.
Fyziologické změny agrekanu, ke kterým dochází v souvislosti s maturací a stárnutím chrupavky, nelze ztotožnit s artrotickými změnami, neboť fyziologické změny spojené s procesem stárnutí stále umožňují chrupavce plnit její funkci a odolávat biomechanickým a biochemickým vlivům, kterým je vystavena. Biosyntéza, složení a struktura agrekanu v lidské artrotické chrupavce se velmi odlišuje od normální, dospělé lidské chrupavky.
Mezibuněčná hmota kloubní chrupavky obsahuje dále celou řadu nekolagenních proteinů, často charakteru proteoglykanů, jež mohou přispívat k vytváření strukturální sítě mezibuněčné hmoty prostřednictvím protein-proteinových interakcí (skupina proteinů bohatých na leucin), některé jsou schopny interakce s kolagenem (dekorin, fibromodulin, lumikan, biglykan), funkce jiných není dosud známa.
K proteinům mezibuněčné hmoty chrupavky patří také COMP (cartilage oligomeric matrix protein), který se nachází zejména v rostoucí chrupavce, kde je syntetizován chondrocyty. Exprese COMP je velmi nízká u nezralé chrupavky a zvyšuje se s jejím rozvojem. U dospělé chrupavky je COMP obsažen zejména v jejích povrchových vrstvách.

Změny chrupavky při osteoartróze

Artrotické změny v chrupavce se týkají prakticky všech zmíněných složek. Časnou změnou je zvýšení objemu chrupavky, způsobené jejím edémem; kolagenní síť je poškozena a nestačí účinně odolávat vysokému osmotickému tlaku agrekanových molekul.
U časné OA jsou fragmenty proteoglykanů uvolňovány z kloubní chrupavky do synoviální tekutiny. Jejich úbytek je kompenzován aktivitou chondrocytů, které se snaží udržet jejich celkové množství. Proces je však značně nerovnoměrný, a tak lze v chrupavce detekovat místa se sníženým i zvýšeným obsahem agrekanu. Tato heterogenita je podmíněna různým stupněm syntézy a degradace v určité části chrupavkové tkáně. Je také možné, že edém chrupavky je způsoben neschopností zvýšit hustotu agrekanu.
I přes svou vysokou stabilitu podléhá agrekan proteolytickému štěpení a jeho fragmenty jsou uvolňovány do synoviální tekutiny. Proteolytické enzymy se účastní fyziologické degradace jednotlivých složek kloubní matrix. Exprese mRNA těchto proteináz a jejich přirozených inhibitorů je řízená a za fyziologických podmínek je proces degradace v rovnováze s novotvorbou složek matrix. U osteoartrózy se tento mechanismus vymyká kontrole a aktivita chondrocytů směřující k udržení normální struktury a složení matrix posléze selhává.
Kolagenní síť je tvořena, jak bylo uvedeno výše, heterotypickou strukturou kolagenu typu II, IX a XI. Všechny proteolytické enzymy, které se účastní jejího odbourávání, nebyly dosud identifikovány. Jedná se především o metaloproteinázy. Agrekan obsahuje ve své molekule několik míst, jež podléhají proteolytickému štěpení. Na degradaci agrekanu se podílejí metaloproteinázy a agrekanáza.
Při OA dochází pravděpodobně prvotně k biodegradaci složek mezibuněčné hmoty chrupavky, na niž reagují chondrocyty zvýšením své aktivity, směřující ke kompenzaci defektů v matrix, které biodegradací vznikají. Uvedené změny neprobíhají v celé chrupavce homogenně; rozdíly jsou patrné v jednotlivých vrstvách a v oblastech různě vzdálených od chondrocytu.
Při OA klesá množství kyseliny hyaluronové a snižuje se její molekulová hmotnost, což vede ve svém důsledku ke zhoršení kvality synoviální tekutiny. Synoviální tekutina je u OA méně vazká, ztrácí svou vysokou viskozitu a s tím spojenou schopnost lubrikace kloubních povrchů a ochrany receptorů pro bolest. Množství kloubní tekutiny tedy není snížené, jak bývá někdy mylně uváděno - je stejné, nebo i zvýšené, ale rozhodující změnou u OA je právě nižší kvalita synoviální tekutiny.
I kostní tkáň je, podobně jako u kloubní chrupavky, za fyziologických podmínek neustále dynamicky remodelována. OA postihuje subchondrální kost zejména v oblasti tzv. subchondrální ploténky, uložené pod kloubní chrupavkou. Subchondrální ploténka reaguje velmi citlivě na degenerativní proces v chrupavce poruchou remodelace kostní tkáně. V počátečních stadiích OA reaguje subchondrální kost zvýšenou remodelací. Remodelace je však vyšší pouze v místech uložených bezprostředně pod artrotickou lézí, zatímco pod neporušenou chrupavkou je remodelace normální. Vysoký stupeň remodelace vede k nedostatečné mineralizaci novotvořené kostní tkáně a ke snížení její pevnosti. V průběhu artrotického procesu dochází postupně ke snížení až útlumu kostní remodelace, což koresponduje s obrazem subchondrální sklerózy v pozdějších stadiích OA. Nicméně s ohledem na skutečnost, že OA je fokální, heterogenní proces, mohou se v jednom postiženém kloubu střídat oblasti se zvýšenou i sníženou remodelací, cystoidní dutiny i osteofyty.
V pozdních stadiích OA vzniká velmi často synovitida v důsledku přítomnosti uvolněných krystalů a chrupavkového detritu v synoviální tekutině. Tento materiál stimuluje synoviální makrofágy a fibroblasty k zánětlivé reakci, při níž vzniká celá řada zánětlivých mediátorů (cytokinů, prostaglandinů), které dále ovlivňují homeostázu kloubní matrix, a mohou tak zpětně dále akcelerovat artrotický proces.
Diagnostika OA je v praxi založena na přítomnosti charakteristických symptomů a rentgenových změn. Klinicky a rentgenologicky vyjádřená OA představuje však již v podstatě rozvinuté onemocnění, kterému předchází klinicky němé období. Během tohoto období probíhá výše popsaný dynamický proces vedoucí k finální degeneraci kloubní chrupavky, jejího rozvláknění, vzniku fisur, ulcerací a ke ztenčení kloubního povrchu. Tyto změny bohužel nejsou běžně přístupné a detekovatelné dostupnými diagnostickými metodami, které by umožnily časnější diagnostiku OA. Současné znalosti biochemických změn v chrupavce, synoviální tekutině a přilehlých kloubních tkáních jsou ale výchozím bodem vývoje nových, racionálních metod léčby osteoartrózy.