โรคข้อเข่าเสื่อม: ผลของการผ่าตัดหมอนรองกระดูกต่อกระดูกอ่อนข้อ

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้หมอนรองกระดูกมีบทบาทสำคัญในการทำงานปกติของข้อต่อ หมอนรองกระดูกเป็นโครงสร้างที่เพิ่มความสอดคล้องของพื้นผิวข้อต่อของกระดูกต้นขาและกระดูกแข้ง เพิ่มเสถียรภาพด้านข้าง และปรับปรุงการกระจายของเหลวในข้อและการแลกเปลี่ยนสารอาหารกับกระดูกอ่อนข้อต่อ การผ่าตัดหมอนรองกระดูกทั้งหมดหรือบางส่วนนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทิศทางของการรับน้ำหนักบนพื้นผิวข้อต่อของกระดูกแข้ง ส่งผลให้กระดูกอ่อนข้อต่อเสื่อมสภาพ

มีการศึกษามากมายที่ศึกษาผลกระทบของการตัดหมอนรองกระดูกต่อชีวกลศาสตร์ของข้อต่อ รวมถึงการกระตุ้นกระบวนการเสื่อมสภาพในกระดูกอ่อนข้อและกระดูกใต้กระดูกอ่อนในสัตว์ (โดยปกติคือสุนัขและแกะ) ในตอนแรก นักวิจัยทำการตัดหมอนรองกระดูกส่วนกลางของข้อเข่า แต่ต่อมาพบว่าการตัดหมอนรองกระดูกด้านข้างทำให้เกิดโรคข้อเข่าเสื่อมได้เร็วขึ้น

การผ่าตัดตัดหมอนรองกระดูกด้านข้างในแกะ Little et al. (1997) ได้ทำการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของกระดูกอ่อนข้อต่อและกระดูกใต้กระดูกอ่อนจากบริเวณต่างๆ ของข้อเข่า โดยผลการตรวจทางเนื้อเยื่อวิทยาทั่วไปที่แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของกระดูกอ่อนข้อต่อ 6 เดือนหลังการผ่าตัด ได้แก่ กระดูกอ่อนสึกกร่อน ความเข้มข้นของโปรตีโอไกลแคนลดลง และจำนวนเซลล์กระดูกอ่อนลดลง นอกจากนี้ ยังพบการเจริญเติบโตของเส้นเลือดฝอยเข้าไปในบริเวณกระดูกอ่อนที่มีแคลเซียมเกาะ การเคลื่อนตัวออกด้านนอกของ "ขอบหยัก" และความหนาของเนื้อเยื่อฟองน้ำในกระดูกใต้กระดูกอ่อน

จากการศึกษาของ P. Ghosh et al. (1998) พบว่า 9 เดือนหลังการผ่าตัดหมอนรองกระดูกด้านข้างในแกะ มีสัญญาณของการปรับโครงสร้างของกระดูกใต้กระดูกอ่อน และความหนาแน่นของแร่ธาตุที่เพิ่มขึ้นอันเป็นผลจากการเสื่อมของกระดูกอ่อนข้อต่อ ในบริเวณที่ต้องรับภาระทางกลที่สูงผิดปกติอันเนื่องมาจากการตัดหมอนรองกระดูกด้านข้าง (กระดูกโคนกระดูกต้นขาและกระดูกแข้งด้านข้าง) พบว่ามีการสังเคราะห์โปรตีโอกลีแคนที่มีเดอร์มาแทนซัลเฟตเพิ่มขึ้น แม้ว่าจะพบการสังเคราะห์โปรตีโอกลีแคนประเภทเดียวกันเพิ่มขึ้นในกระดูกอ่อนของแผ่นกระดูกกลางด้วยก็ตาม ปรากฏว่าโปรตีโอกลีแคนที่มีเดอร์มาแทนซัลเฟตนั้นแสดงโดยเดคอรินเป็นหลัก โดยพบความเข้มข้นสูงสุดในบริเวณกลางและบริเวณลึกของกระดูกอ่อนข้อต่อ

ควบคู่ไปกับการเพิ่มขึ้นของการสังเคราะห์ของโปรตีโอกลีแคนที่มีซัลเฟตเดอร์มาแทนในบริเวณกระดูกอ่อนที่รับน้ำหนักมากเนื่องจากการตัดหมอนรองกระดูกด้านข้างออก ยังพบการย่อยสลายของแอกเกรแคนที่เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งเห็นได้จากการปล่อยชิ้นส่วนของแอกเกรแคนลงในอาหารเลี้ยงเชื้อจากชิ้นส่วนของกระดูกอ่อน รวมถึงกิจกรรมของ MMP และแอกเกรคานาเซสที่สูง เนื่องจากกิจกรรมการอักเสบในแบบจำลองของโรคข้อเสื่อมนี้มีน้อยมาก ผู้เขียนจึงแนะนำว่าคอนโดรไซต์เป็นแหล่งที่มาของเอนไซม์

แม้ว่าจะยังมีคำถามที่ยังไม่มีคำตอบอยู่มากมาย แต่การศึกษาวิจัยที่อธิบายไว้ข้างต้นเผยให้เห็นถึงบทบาทที่เป็นไปได้ของปัจจัยทางชีวกลศาสตร์ในพยาธิสภาพของโรคข้อเข่าเสื่อม เป็นที่ชัดเจนว่าคอนโดรไซต์สามารถ "รับรู้" คุณสมบัติทางกลของสภาพแวดล้อมได้ ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงด้วยการสังเคราะห์ ECM ที่สามารถทนต่อแรงที่มากขึ้นได้ จึงป้องกันความเสียหายของกระดูกอ่อนได้ ในสัตว์อายุน้อย การออกกำลังกายระดับปานกลางจะกระตุ้นให้เกิดการสังเคราะห์ ECM ที่มีแอกกรีแคนสูง ระยะไฮเปอร์โทรฟิก (หรือปรับตัว) ของการตอบสนองของคอนโดรไซต์นี้สามารถคงอยู่ได้หลายปี ทำให้กระดูกอ่อนข้อต่อมีแรงทางกลในระดับที่คงที่ อย่างไรก็ตาม การเสียสมดุลนี้เนื่องจากความเข้มข้นหรือระยะเวลาในการรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น หรือการเปลี่ยนแปลงในชีวกลศาสตร์ของข้อต่อปกติหลังจากได้รับบาดเจ็บหรือผ่าตัด หรือการลดลงของความสามารถของคอนโดรไซต์ในการเพิ่มการสังเคราะห์ ECM เพื่อตอบสนองต่อการรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น (ในช่วงวัยชรา) การกระทำของปัจจัยต่อมไร้ท่อทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในระดับเซลล์และเมทริกซ์ การสังเคราะห์โปรตีโอกลัยแคนและคอลลาเจนประเภท II ถูกยับยั้ง และการสังเคราะห์เดโครินและคอลลาเจนประเภท I, III และ X จะถูกกระตุ้น พร้อมกันกับการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการสังเคราะห์ การสลายตัวของ ECM จะเพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับระดับของ MMP และแอกเกรคานาเนส ไม่ทราบว่าการรับน้ำหนักเชิงกลส่งเสริมการดูดซับ ECM โดยรอบโดยคอนโดรไซต์ได้อย่างไร กระบวนการนี้น่าจะเกิดจากโพรสตาโนอิด ไซโตไคน์ (เช่น IL-1p หรือ TNF-a และอนุมูลอิสระออกซิเจน) ที่นี่จำเป็นต้องกล่าวถึงบทบาทของเยื่อบุข้ออักเสบในโรคข้อเข่าเสื่อม เนื่องจากแหล่งที่มาที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดของตัวกลางการสลายตัวที่กล่าวถึงข้างต้นอาจเป็นเซลล์เยื่อบุข้อที่คล้ายแมคโครฟาจและเม็ดเลือดขาวที่แทรกซึมเข้าไปในเยื่อหุ้มข้อของข้อ

การศึกษาวิจัยของ OD Chrisman และคณะ (1981) แสดงให้เห็นว่าการบาดเจ็บที่ข้อต่อจากอุบัติเหตุจะกระตุ้นให้มีการผลิตสารตั้งต้นของพรอสตาแกลนดิน กรดอะราคิโดนิก เยื่อหุ้มของคอนโดรไซต์ที่เสียหายถือเป็นแหล่งของกรดอะราคิโดนิก เป็นที่ทราบกันดีว่าเอนไซม์ไซโคลออกซิเจเนส (COX) จะเปลี่ยนกรดอะราคิโดนิกให้เป็นพรอสตาแกลนดินได้อย่างรวดเร็ว มีการพิสูจน์แล้วว่าพรอสตาแกลนดิน โดยเฉพาะ PGE ₂จะทำปฏิกิริยากับตัวรับคอนโดรไซต์ โดยเปลี่ยนการแสดงออกของยีน อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่ากรดอะราคิโดนิกกระตุ้นหรือยับยั้งการผลิตโปรตีเนสและแอกเกรคานาเนส การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่า PGE ₂เพิ่มการผลิต MMP และทำให้กระดูกอ่อนข้อต่อเสื่อมสลาย จากผลการศึกษาวิจัยอื่นๆ พบว่า PGE ₂มีผลทางอนาโบลิกต่อ ECM และยังส่งเสริมความสมบูรณ์ของ ECM โดยยับยั้งการผลิตไซโตไคน์โดยเซลล์กระดูกอ่อน เป็นไปได้ว่าผลการศึกษาวิจัยเหล่านี้อาจขัดแย้งกันเนื่องมาจากความเข้มข้นของ PGE2 ที่แตกต่างกัน_{ที่ใช้}ในการศึกษาวิจัยเหล่านี้

IL-1β ในปริมาณเล็กน้อย (ไซโตไคน์หลักที่กระตุ้นการสังเคราะห์และการปลดปล่อย MMP ตลอดจนยับยั้งการทำงานของสารยับยั้งตามธรรมชาติ) สามารถสร้างขึ้นได้เพื่อตอบสนองต่อความเสียหายของกระดูกอ่อนข้อ ซึ่งนำไปสู่การย่อยสลายของเนื้อเยื่อเพิ่มเติม

ดังนั้น การศึกษาที่อธิบายไว้ในส่วนนี้จึงแสดงให้เห็นว่าการรักษาภาระแบบไดนามิกที่ต่ำกว่าเกณฑ์บนข้อต่อทำให้เซลล์กระดูกอ่อนมีการขยายตัวและสามารถทนต่อสภาวะทางกลใหม่ได้ ซึ่งหมายถึงการเริ่มต้นของระยะไฮเปอร์โทรฟิกของโรคข้อเสื่อม เซลล์กระดูกอ่อนที่มีไฮเปอร์โทรฟิกเป็นเซลล์ในระยะสุดท้ายของการแบ่งตัว ซึ่งหมายความว่าการแสดงออกของยีนขององค์ประกอบเมทริกซ์หลักในเซลล์จะเปลี่ยนไป ดังนั้น การสังเคราะห์โปรตีโอกลีแคนของแอกกรีแคนและคอลลาเจนประเภท II จะถูกยับยั้ง และการสังเคราะห์เดโคริน คอลลาเจนประเภท I, III และ X จะเพิ่มขึ้น

การลดลงของเนื้อหาของ aggrecan และคอลลาเจนชนิด II ใน ECM ซึ่งเกี่ยวข้องกับความไม่สมดุลระหว่างกระบวนการสังเคราะห์และการย่อยสลาย ทำให้กระดูกอ่อนข้อมีคุณสมบัติในการตอบสนองต่อแรงกดทางกลได้ไม่เพียงพอ เป็นผลให้คอนโดรไซต์ไม่ได้รับการปกป้อง กระบวนการดังกล่าวจะดำเนินต่อไปสู่ขั้นตอนที่สาม ซึ่งเป็นขั้นตอนการสลายตัว โดยมีลักษณะเฉพาะคือมีกิจกรรมการย่อยสลายโปรตีนมากเกินไป และมีการหลั่งปัจจัยควบคุมออโตไครน์และพาราไครน์มากเกินไป ในทางสัณฐานวิทยา ระยะนี้มีลักษณะเฉพาะคือการทำลาย ECM ของกระดูกอ่อนข้อ ซึ่งในทางคลินิกจะสอดคล้องกับอาการข้อเสื่อมอย่างชัดเจน สมมติฐานนี้แสดงให้เห็นภาพที่เรียบง่ายของกระบวนการที่ซับซ้อนทั้งหมดที่เกิดขึ้นในข้อเสื่อม แต่เป็นการสรุปแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับพยาธิชีววิทยาของโรคข้อเสื่อม

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