Změněná mechanika kloubů a biologická odpověď u osteoartritických kolen. (AMB-OK)

Osteoartritida (OA) je nejčastější onemocnění kloubů. Projevuje se jako progresivní degradace kloubní chrupavky, novotvorba kosti a často proliferace synoviální tkáně, což vede k bolesti a omezené funkčnosti kloubu, což nakonec způsobuje invaliditu. U 83 % pacientů s OA je postiženo koleno, což omezuje lidi ve fyzických aktivitách a připravuje půdu pro vznik kardiovaskulárních onemocnění, obezity a cukrovky. Nesouosost dolní končetiny (varózní nebo valgózní kolena) je uznávána jako rizikový faktor pro vznik a progresi osteoartritidy. Tyto nesouososti dolních končetin významně ovlivňují rozložení zátěže na kloubním povrchu kolenního kloubu, a nerovnováha zatížení způsobuje, že nejvíce zatížený kompartment se opotřebuje dříve. Vysoká tibie osteotomie (HTO) je chirurgická technika, která umožňuje přenést zátěž z postižené oblasti do jiných oblastí s intaktní chrupavkou. Podobně jako HTO, ortézy korigují nesouosost dolní končetiny bez nutnosti chirurgického zákroku. Tyto korekční léčby jsou doporučovány pro nejmladší skupinu pacientů, protože jim umožňují zůstat aktivní, na rozdíl od totální náhrady kolenního kloubu (TKR). Nicméně dlouhodobé přežití HTO se pohybuje od 40 % do 85 % a důkazy o dlouhodobé účinnosti ortéz jsou omezené. Konkrétní důvody selhání nejsou dobře pochopeny, ale pravděpodobně souvisí s nesprávnou korekcí, protože nadměrná korekce může vést k nestabilitě, zatímco nedostatečná korekce nemusí zmírnit příznaky, a v literatuře neexistuje shoda na optimálním rozsahu. Až do dneška nejsou dobře pochopeny účinky ortéz a HTO na mikroarchitekturu subchondrální kosti a chrupavku. Zkoumání těchto aspektů pro lepší pochopení selhání léčby je stále důležitější, protože globální prevalence kolenní OA se očekává nárůst s stárnutím populace.

Kostní remodelace nastává v důsledku výrazné změny zatěžovacích podmínek způsobených léčbou, ale časový rámec a rozsah, ve kterém k tomu dochází, nejsou známy. Kvalita kosti se obvykle hodnotí pomocí dvouenergetické rentgenové absorpciometrie (DXA), která dokáže detekovat 2D změny v hustotě kostní hmoty, ale není vhodná pro měření regionálních rozdílů v mikroarchitektuře kosti. Vysokorozlišovací periferní kvantitativní CT (HR-pQCT) je rozšířená zobrazovací technika ve výzkumném kontextu. Umožňuje 3D měření a bylo prokázáno, že může přesně kvantifikovat kostní remodelaci na zápěstí. Nicméně HR-pQCT má nízkou klinickou použitelnost kvůli dlouhé době skenování a malému zornému poli, které neumožňuje zobrazení centrálních míst, jako je koleno. Fotonový počítačový CT (PCCT) je jedním z nejnovějších pokroků v CT technice, s rozlišením srovnatelným s HR-pQCT, ale vyšší klinickou použitelností. Bylo ukázáno, že PCCT je vhodný pro detekci kostní přestavby stejným způsobem jako HR-pQCT, což umožňuje přímou charakterizaci mikroarchitektury v koleni.

Navzdory rozsáhlému in vitro a in vivo výzkumu zůstává nejasné, jak interagují změny ve složení a struktuře chrupavky, které nastávají během degenerace chrupavky. Byl vyvinut in silico model pro zkoumání kauzálních mechanismů, kterými lokální mechanické prostředí poškozené chrupavky řídí degeneraci chrupavky. Předpovědi modelu vykazovaly dobrou shodu s předchozími experimentálními pozorováními, nicméně rozsáhlejší validace s in vivo daty by umožnila zkoumat fyziologičtější podmínky.