Клітинно-молекулярні взаємодії на межі суглобового хряща та субхондральної кістки

Abstract

It has been proven that subchondral bone and articular cartilage are structurally and metabolically related. The molecular triad OPG/RANK/RANKL controls the differentiation and biological function of osteoclasts. It was established that the level of expression of these molecules by chondrocytes depends on the stage of pathological changes. Objective: to study the expression of RANKL and OPG in the cells of the articular cartilage and subchondral bone obtained after hip replacement of 56 patients with hip joint arthritis and in an animal experiment. Methods: сhanges in articular cartilage and bone tissue were induced in animals by ovariectomy. Clinical and experimental material was studied by histological methods using scanning microscopy, immunohistochemical evaluation of RANKL and OPG. Results: OPG and RANKL expression in early arthritic disorders was detected in rats, mainly in the superficial area of articular cartilage. In clinical material, RANKL expression was noted only in individual chondrocytes of preserved articular cartilage. The color intensity was low. An increased expression of RANKL by osteocytes was found in the osteochondral junction zone. The most pronounced immunoreactivity was noted in chondrocytes, especially in isogenic groups, throughout the preserved articular cartilage. Osteocytes and single osteoblasts located on the marginal surface of bone trabeculae were expressed in OPG bone tissue. In the intertrabecular spaces, an intense reaction is fixed in the cells around the vessels. Conclusions: an increase in the RANKL/OPG ratio was noted in chondrocytes of articular cartilage already in the early stages of arthrosis. Significant changes in the subchondral bone microarchitecture with the presence of immunopositive cells indicate active remodeling processes, which are a reflection of the ab­normal expression of RANKL/OPG by cells of bone and cartilage tissue under conditions of arthritis against a background of reduced bone mineral density.Доказано, что субхондральная кость и суставной хрящ структурно и метаболически связаны. Молекулярная триада OPG/RANK/RANKL контролирует дифференциацию и биологическую функцию остеокластов. Установлено, что уровень экспрессии этих молекул хондроцитами зависит от стадии патологических изменений. Цель: исследовать экспрессию RANKL и OPG в клетках суставного хряща и субхондральной кости, полученных после эндопротезирования тазобедренного сустава 56 больных коксартрозом и в эксперименте на животных. Методы: изменения в суставном хряще и костной ткани индуцировали у животных путем овариоэктомии. Клинический и экспериментальный материал исследовали методами гистологии с использованием растровой микроскопии, иммуногистохимической оценки RANKL и OPG. Результаты: экспрессия OPG и RANKL при ранних артрозных нарушениях выявлена у крыс, в основном, в поверхностной зоне суставного хряща. В клиническом материале экспрессия RANKL отмечена лишь в отдельных хондроцитах сохранившегося суставного хряща. Интенсивность окраски была низкой. В зоне остеохондрального соединения обнаружена повышенная экспрессия RANKL остеоцитами. Наиболее выраженная иммунореактивность отмечена в хондроцитах, особенно в изогенных группах, на всей территории сохраненного суставного хряща. В костной ткани OPG экспрессировали остеоциты и единичные остеобласты, расположенные на краевой поверхности костных трабекул. В межтрабекулярных пространствах интенсивная реакция зафиксирована в клетках вокруг сосудов. Выводы: повышение соотношения RANKL/OPG отмечено в хондроцитах суставного хряща уже на ранних стадиях артроза. Существенные изменения микроархитектуры субхондральной кости с присутствием иммунопозитивных клеток свидетельствуют об активных процессах ремоделирования, которые являются отражением аномальной экспрессии RANKL/OPG клетками костной и хрящевой тканей в условиях артроза на фоне сниженной минеральной плотности костной ткани.Доведено, що субхондральна кістка та суглобовий хрящ структурно та метаболічно пов’язані. Молекулярна тріада OPG/RANK/RANKL контролює диференціацію та біологічну функцію остеокластів. Установлено, що рівень експресії цих молекул хондроцитами залежить від стадії патологічних змін. Мета: дослідити експресію RANKL і OPG у клітинах суглобового хряща та субхондральної кістки, отриманих після ендопротезування кульшового суглоба 56 хворих на коксартроз і в експерименті на тваринах. Методи: зміни в суглобовому хрящі та кістковій тканині індукували у тварин шляхом оваріоектомії. Клінічний і експериментальний матеріал досліджували методами гістології з використанням растрової мікроскопії, імуногістохімічного визначення RANKL і OPG. Результати: експресія OPG і RANKL за умов ранніх артрозних порушень виявлена у щурів переважно в поверхневій зоні суглобового хряща. У клінічному матеріалі експресія RANKL відзначена лише в окремих збережених хондроцитах суглобового хряща. Інтенсивність забарвлення була низькою. У зоні остеохондрального з’єднання виявлено підвищену експресію RANKL остеоцитами. Найбільш виражену імунореактивність відзначено в хондроцитах, особливо в ізогенних групах, на всій території збереженого суглобового хряща. У кістковій тканині OPG експресували остеоцити та поодинокі остеобласти, розташовані на крайовій поверхні кісткових трабекул. У міжтрабекулярних просторах інтенсивну реакцію зафіксовано в клітинах навколо судин. Висновки: підвищення співвідношення RANKL/OPG відзначено в хондроцитах суглобового хряща вже на ранніх стадіях артрозу. Суттєві зміни мікроархітектури субхондральної кістки з наявністю імунопозитивних клітин свідчать про активні процеси ремоделювання, які є відображенням аномальної експресії RANKL/OPG клітинами кісткової та хрящової тканин в умовах артрозу на фоні зниженої мінеральної щільності кісткової тканини.