Cartilajul Articular

I.1.3. Cartilajul articular Cartilajul articular este, înainte de toate, avascular şi are o densitate celulară

anormal de mică.

FuncŃiile principale ale cartilajului articular sunt distribuirea încărcărilor

articulare pe o suprafaŃă largă şi permiterea unei mişcări relative a suprafeŃelor

articulare cu o frecare minimă şi uzură minimă.

CompoziŃia structurală

� Cartilajul articular este compus din condrocite şi o matrice organică.

Condrocitele reprezintă mai puŃin de 10% din volumul Ńesutului şi produc,

secretă şi menŃin componenta organică a matricei celulare. Matricea organică este o reŃea densă de colagen de tip II, într-o soluŃie

concentrată de proteoglicani. Colagenul reprezintă 10-30% din matricea organică iar proteoglicanii sunt în

procent de 3-10% din aceeaşi matrice, în timp ce apa şi sărurile se găsesc în

proporŃie de 68-70%.

Colagenul În cartilaj forma funcŃională a colagenului este fibra de colagen. Fibrele au ca unitate structurală procolagenul (fig. 1.7) format din trei lanŃuri

polipeptidice α care sunt integrate într-o formă de triplu helix. Monomerii de

procolagen sunt prelucraŃi enzimatic extracelular, formând tropocolagenul (a

cărui moleculă conŃine de asemenea trei lanŃuri α identice sau diferite, care sunt

răsucite individual spre stânga şi în comun spre dreapta în triplu helix) care

polimerizează în fibrile de colagen. Mai multe fibrile se grupează formând fibra de

colagen.

of 93

5/28/2009http://www.artroplastie.ro/book/I/I.1.3.htm

Figura 1.7

Structura elicoidală triplă a procolagenului

Cea mai importantă proprietate mecanică a fibrei de colagen este rezistenŃa la

întindere. Deşi nu s-a reuşit încercarea la întindere a unei fibre de colagen, totuşi s-a

testat un tendon de şoarece care are în componenŃă 99% colagen. Testările au

relevat un modul de elasticitate de aproximativ 50MPa. RezistenŃa crescută a fibrelor de colagen la întindere este în mare măsură

explicabilă, datorită structurii elicoidale triple a structurii de bază constituită din

tropocolagen. Această structură de arc îi conferă fibrei de colagen proprietăŃi elastice, ea

fiind de fapt „armătura” din componenŃa cartilajului articular. Este de aşteptat deci ca orientarea particulară pe care o au fibrele de colagen

în structura cartilajului să fie în principal pe direcŃia eforturilor de întindere.

Proteoglicanii Unitatea de bază este monomerul format dintr-o proteină centrală de care se

ataşează prin legături covalente, catene lungi de glicozaminoglicani. Monomerii de proteoglicani aderă la filamentele lungi de acid hialuronic prin

of 93


legături necovalente, formând aşa numitele agregate de proteoglicani (fig.

1.8.a). Un agregat poate fi comprimat reversibil sau, altfel spus, manifestă proprietăŃi

elastice. RezistenŃa la compresiune (fig. 1.8.b) este dată de legăturile strânse

(distanŃă 5÷15Å) dintre glicozaminoglicani şi grupările anionice care le îmbracă şi

rigiditatea volumică în compresie a macromoleculelor neutre. Aglomerarea proteoglicanilor asigură imobilizarea unităŃilor de proteoglicani

în interiorul reŃelei de colagen şi suplimentează rigiditatea structurală a matricei. Există numeroase modificări, legate de vârstă, în structura şi compoziŃia în

interiorul matricei de proteoglicani, după cum urmează: • o scădere a conŃinutului de proteoglicani de aproximativ 7% la naştere la

jumătate la adult; • o creştere a conŃinutului de proteine cu vârsta; • o scădere a conŃinutului de condroitinsulfat faŃă de keratosulfat odată cu

imbătrânirea; • o scădere a conŃinutului de apă, deoarece subunităŃile de proteoglicani

devin mai mici odată cu vârsta. Efectul total este reprezentat de o rigidizare a cartilajului.

of 93


Figura 1.8

Structura unui agregat de proteoglicani şi comportarea acestuia la compresiune

ApariŃia artrozei este asociată cu modificări dramatice în metabolismul

cartilajului. IniŃial există o sinteză crescută de proteoglicani iar conŃinutul de apă

în cartilajul artrozic este crescut. ConŃinutul în apă al cartilajului normal permite difuzia gazelor, substanŃelor

nutritive şi a deşeurilor între condrocite şi lichidul sinovial bogat în nutrienŃi. Apa

este concentrată în cea mai mare parte (80%) aproape de suprafaŃa articulară şi

scade liniar cu creşterea adâncimii, astfel încât în zona profundă concentraŃia

apei este de 65%. Localizarea şi circuitul de apă sunt importante în controlul

funcŃiei mecanice şi a proprietăŃilor autolubrifiante a cartilajului. Există importante interacŃiuni structurale între proteoglicani şi fibrele de

colagen din cartilaj. Un procent mic de proteoglicani pot servi ca agent de

legătură intre fibrele de colagen care acoperă distanŃele prea mari pentru

menŃinerea sau formarea legăturilor. Aceste interacŃiuni structurale se crede că

asigură interacŃiuni mecanice puternice. O reprezentare schematică a unui volum de cartilaj nedeformat este ilustrată

în fig. 1.9. Se observă că reŃeaua de fibre de colagen înfăşoară agregatele de

of 93


proteoglicani, „împachetându-le strâns”, acestea din urmă fiind prinse în

reŃeaua de fibre în scopul realizării unei presiuni osmotice prin atragerea ionilor

pozitivi din lichidul interstiŃial de către grupările anionice ale agregatelor.

Figura 1.9

Reprezentare schematică a unui volum de cartilaj

Înfăşurarea descrisă anterior este posibilă datorită interacŃiunii colagenului de

tip II din cartilaj cu glicozaminoglicanii din agregatele de proteoglicani,

interacŃiune care se realizează prin legături de tip glicozidic.

Mecanismul lezional şi repararea leziunilor traumatice

ale cartilajului

� Răspunsul Ńesutului conjunctiv la traumatism se succede în trei faze mai mult

sau mai puŃin intricate: necroză, inflamaŃie şi reparaŃie.

Necroza

Apare imediat după traumatism şi importanŃa sa este condiŃionată de violenŃa

traumatismului.

of 93


Faza vasculară

Se caracterizează printr-o vasodilataŃie intensă, o creştere a permeabilităŃii

vasculare cu hiperemie şi extravazare de celule fagocitare, urmată apoi de

reparaŃie. ReparaŃia

Se finalizează prin formarea unui Ńesut de granulaŃie, bogat vascularizat, care

prin diferenŃiere va încerca să reproducă cât mai exact posibil Ńesutul de origine. Această schemă nu poate fi întrutotul aplicată cartilajului deoarece acesta este

un Ńesut avascular. De aceea, în cazul său, pot fi individualizate două tipuri de

leziuni: • leziuni parŃiale, superficiale sau „intra-cartilaginoase”; • leziuni profunde, pătrunzând până la osul subcondral şi care duc la apariŃia

unui Ńesut de granulaŃie vascularizat în defectul cartilaginos.

Leziunile parŃiale sau intracartilaginoase Aceste leziuni apelează la puterea de reparaŃie a celulelor cartilaginoase şi

implică o reluare a activităŃii mitotice şi o creştere a sintezei de condrocite. După producerea traumatismului, spre exemplu o fisură superficială, mai mult

sau mai puŃin perpendiculară pe suprafaŃa articulară, se observă: o necroză a

condrocitelor de pe marginile fisurii care după prima zi este înlocuită de

condrocite vii cu activitate mitotică intensă şi, pe plan biochimic, o creştere a

sintezei de proteoglicani, de colagen şi de enzime. Din păcate, acest efort de

reparaŃie celulară se epuizează rapid în zilele care urmează traumatismului, fără

a se ajunge la nici o reparaŃie reală a fisurii. Din fericire, aceste leziuni rămân

stabile un timp îndelungat şi evoluează rar spre artroză.

Leziunile profunde

of 93


Spre deosebire de leziunile superficiale, cele profunde perforează osul

subcondral şi vor fi invadate de către un Ńesut de granulaŃie, bogat vascularizat,

de origine medulară. Imediat după producerea traumatismului se formează un hematom care umple

defectul cartilaginos şi se transformă rapid într-un cheag. Cartilajul periferic

înaintează către defect, dând o falsă impresie de reparaŃie. În mod progresiv

cheagul este invadat de către celule de origine medulară, mezenchimatoase,

fagocite şi de capilare. Celulele au în prima săptămână aspect fibroblastic pentru

ca în timp să capete, prin metaplazie, caractere condroblastice. În paralel

hipercelularitatea diminuă pe măsură ce progresează diferenŃierea. Dacă condiŃiile locale sunt favorabile, Ńesutul de reparaŃie, iniŃial

fibrocartilaginos, devine cartilaj hialin mai mult sau mai puŃin organizat (fig.

1.10). Pe plan biochimic, o lună după traumatism, Ńesutul de reparaŃie este foarte

aproape de cartilajul hialin cu colagen de tip II în principal (80%). Totuşi,

conŃinutul în proteoglicani este inferior celui normal. În plus există şi alte

modificări calitative, cu creşterea raportului condroitin-sulfat/keratan-sulfat şi o

creştere preferenŃială a condroitin-4-sulfaŃilor în raport cu condroitin-6-sulfaŃilor.

Aceste nivele sunt valabile pentru cartilajul imatur şi ar traduce caracterul

„blastic” al celulelor neocartilajului. În ceea ce priveşte partea profundă a defectului cartilaginos, aceasta se va

diferenŃia în os imatur, apoi matur de tip spongios cu o joncŃiune osteocondrală

apropiată de locul iniŃial.

of 93


Figura 1.10

EvoluŃia reparaŃiei unei leziuni profunde - prima zi: formarea cheagului în defectul cartilaginos - a 7-a zi: apariŃia unui Ńesut fibros de reparaŃie de origine medulară - a 15-a zi: diferenŃierea Ńesutului de reparaŃie în două straturi superficiale: cartilaj profund şi os subcondral - două luni: cartilaj hialin de reparaŃie; avansarea osului subcondral

cu diminuarea înălŃimii noului cartilaj.

Factorii care influenŃează reparaŃia Vârsta

Deoarece cartilajul nu are prin el însuşi putere de regenerare şi reparaŃie nu

va influenŃa, prin caracterul său matur sau imatur, calitatea Ńesutului de

reparaŃie;

Dimensiunile defectului

Convery şi colaboratorii [88] au demonstrat că micile defecte au o reparaŃie

mai bună. Într-adevăr, leziuni mai mici de 3mm sunt, la 9 luni, total cicatrizate,

greu detectabile în restul cartilajului. Dimpotrivă, leziuni de 9mm diametru

prezentau o reparaŃie incompletă cu plaje fibroase sau fibro-cartilaginoase; Starea cartilajului de vecinătate

of 93


Un cartilaj sănătos în jurul defectului ocroteşte şi protejează regenerarea

cartilaginoasă prin punerea la adăpost de sarcini şi încărcare. Aceasta explică

bunele rezultate clinice după operaŃia de spongializare rotuliană; Conduita postoperatorie

Prin aplicarea a trei conduite diferite în postoperator (imobilizarea, mobilizarea

activă şi mobilizarea pasivă continuă) s-au constatat mari diferenŃe în reparaŃia

cartilaginoasă. Rezultatele experimentale şi clinice arată că mobilizarea continuă pasivă pe

parcursul primelor trei săptămâni este metoda cea mai eficientă de refacere a

cartilajului hialin. Un efect benefic în acest sens s-a constatat şi prin aplicarea

locală de câmpuri electromagnetice. În ciuda acestor argumente încurajatoare trebuie spus, totuşi, că reparaŃia

cartilaginoasă de tip hialin este ameninŃată în timp de o de diferenŃiere în Ńesut

fibros.

of 93


Cartilajul Articular

Documents

Transcript of Cartilajul Articular