変形性関節症の病態生理学

変形性関節症は、関節の摩耗に起因する状態として説明されることがよくありますが、この状態の病態生理学はそれよりもはるかに複雑です。それは、損傷した軟骨、滑膜、および骨につながる細胞レベルでの一連の変化を伴います。

変形性関節症としても知られる変形性関節症は、関節炎の最も一般的な形態であり、すべての関節炎症例の約59％を占めます。主に手、腰、膝に見られます。

ルイス・アルバレス/ゲッティイメージズ

関節軟骨

硝子軟骨としても知られている関節軟骨は、それらが出会って関節を形成する骨の端に見られる軟骨の一種です。このタイプの軟骨は、健康的な動きを担っています。関節軟骨のレベルが健康であれば、骨が互いに簡単に滑ることができます。そのネットワークは主に水、コラーゲン、およびグリコシル化タンパク質で構成されています。軟骨細胞として知られる高度に特殊化された細胞もこのネットワーク内にあります。

関節軟骨はそれ自体では再生できず、血管、神経、リンパ管がありません。軟骨細胞が周囲の軟骨を再生する能力は限られています。

関節軟骨の損傷には4つの変化があります。 1つはマトリックス細動で、その間に軟骨を構成するマトリックスと呼ばれる軟骨のネットワークが柔らかくなり始め、細胞間に裂け目や隙間が残ります。その後、軟骨は裂傷や潰瘍を発症し、関節の表面が崩壊し始めます。

変形性関節症では、関節軟骨の健康が関節の機能に極めて重要な役割を果たします。関節軟骨の損傷は、次の3つの段階で発生します。

• ステージ1：軟骨のタンパク質が分解し始めます。それらは完全なタンパク質からポリペプチドとアミノ酸に変換されます
• ステージ2：細動と侵食が起こります。コラーゲンとタンパク質の断片が滑液に漏れ始めます。滑液は関節間の摩擦を減らすように設計されています
• ステージ3：最初の2つのステージに対する体の炎症反応。これにより、軟骨がさらに損傷します。

損傷の発生方法

炎症反応が始まると、軟骨の分解に寄与するサイトカインであるインターロイキン-1が放出されます。インターロイキンの場合-1が放出され、特定のプロテアーゼに対する生物学的利用能を制御することにより、さらなる軟骨損傷を促進します。これは、特定の酵素が関節内のタンパク質をより小さなポリペプチドとアミノ酸に分解するように促すことによってこれを行います。同じことが別のサイトカインである腫瘍壊死因子-α（TNF-α）の場合にも当てはまります。これは、関節のマトリックスに深刻な損傷を与える可能性のあるマトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）として知られる特定の酵素を刺激する可能性があります。

コラゲナーゼとして知られている他の酵素もコラーゲンを分解し、関節の健康を損なう可能性があります。ストロメリシン（MMP-3）は、変形性関節症の患者に大量に見られます。これは、この酵素が、コラーゲンを含まない関節基質の一部の変性の主要な役割を果たしているためです。

変形性関節症に関しては、肥満、関節の不安定性、関節のずれ、外傷など、体の他の部分に影響を与える状態が、変形性関節症の人の関節系の劣化に寄与する可能性があります。

変形性関節症と老化

変形性関節症は加齢とともに悪化しますが、加齢プロセスの正常な部分ではありません。加齢による関節の細胞損傷は細胞老化によるものですが、変形性関節症では、怪我、肥満、仕事に関連した関節の乱用によって関節が損傷する可能性があります。

滑膜

滑膜は関節の内側を覆う結合組織であり、滑液を生成します。変形性関節症の人では、軟骨が壊れ始めて滑液に入ると、滑膜の炎症を引き起こします。これは、炎症誘発性サイトカインの産生を誘導する細胞である滑液マクロファージが、滑液内の浮遊軟骨片に対する炎症性免疫応答を誘発する可能性があるためです。これはその後、関節が軟骨を失うと、滑液が関節から漏れ始め、永久的な薄化と粘度の低下をもたらすため、さらに軟骨が破壊されます。

関節の動きを和らげる滑液が少ないということは、骨同士の摩擦とより多くの損傷も意味します。滑液が十分に薄くなると、炎症性物質が関節内の神経細胞に直接接触または接触し始め、痛みを引き起こします。滑液が失われるほど、より速くなります。軟骨が劣化します。

骨格

変形性関節症による損傷のために骨が軟骨の保護クッションを失うと、骨は互いに擦れ始めます。その後、関節が硬くなり、通常の動きの影響に耐えられなくなり、病気が進行するにつれて、残っている無傷の軟骨により多くのストレスがかかる可能性があります。関節に軟骨がなくなると、骨と骨の摩擦が発生します。

次に、骨はリモデリングと呼ばれるプロセスを経て、骨侵食、軟骨変性を含むプロセスであり、骨棘の形成は関節炎の状態にあるものです。リモデリングプロセスは、関節機能のさらなる障害を引き起こす可能性があります。

骨棘と嚢胞

骨棘、または骨棘が発達し始めます。骨棘は骨の滑らかな成長であり、通常は痛みを引き起こしませんが、接触した組織を刺激し始めると痛みを伴う症状を引き起こします。

変形性関節症はまた、損傷した関節の内部に形成される液体で満たされた嚢である骨嚢胞の発症につながる可能性があります。骨髄病変は変形性関節症にも存在し、不適切な関節の動き、耐荷重、損傷した関節の機械的過負荷によって引き起こされるリモデリングに起因する可能性があります。

軟骨下骨

変形性関節症の患者では、関節軟骨を支える骨（軟骨下骨）に変化が生じます。軟骨下骨は、膝や股関節などの変形性関節症の影響を受けた関節を含むほとんどの関節に​​見られます。手足の小さな関節にも見られます。

通常、骨髄病変と骨嚢胞は軟骨下骨に発生します。関節軟骨の損傷が変形性関節症の主な原因であるため、軟骨下骨のこれらの変化はこれまでそれほど注目されていませんでした。しかし、それらは現在、変形性関節症の病因における重要な要素と見なされています。変形性関節症の人では、リモデリングプロセスのために軟骨下骨が柔らかくなり、変色します。

処理

現在、変形性関節症の治療選択肢は限られています。関節に加えられた損傷は不可逆的であり、したがって、変形性関節症の治療は通常、症状の管理を伴います。

薬

影響を受けた関節の痛みや圧痛などの症状は、アセトアミノフェン、非ステロイド性抗炎症薬（NSAID）などの鎮痛薬、およびデュロキセチン（シンバルタ）などの他の慢性鎮痛薬を使用することで軽減できます。

注射

コルチゾン注射は痛みを和らげるために使用されますが、コルチコステロイド薬は関節で接続している骨にさらなる損傷をもたらす可能性があります。これは、カルシウムを吸収する体の能力を阻害し、骨の衰弱と骨量減少につながる可能性があるためである可能性があります。変形性関節症の人では、骨の衰弱と破壊が病気の進行を促進する可能性があります。

潤滑剤の注入はヒアルロン酸を使用して行われ、損傷した関節への影響を軽減するためにより多くのクッションを提供することを目的としています。

理学療法

理学療法の特定の運動は、損傷した関節を取り巻く筋肉を構築するのに役立ち、その領域で感じる緊張を和らげ、痛みを和らげることができます。作業療法は、変形性関節症の人が日常の作業の仕方を変えて、損傷した関節に不必要な圧力をかけないようにすることで、自分の状態に対処するのを助けるためにも使用できます。

手術

外科的治療は、次のような他の形態が変形性関節症の痛みを伴う症状の緩和に役立たない場合に利用できます。

• 骨の再調整：骨切り術としても知られるこの手術は、骨のくさびを追加または削除することによって行われます。これは、膝など、体の片側が他の側よりも影響を受けている場合に行われます。耐荷重のバランスをとることで、損傷した関節への圧力を軽減できます。
• 関節置換術：最も深刻なケースでは、外科医は完全な関節置換術を勧めることがあります。これは、損傷したジョイントの特定の表面を取り除き、それらをプラスチックおよび金属部品と交換することによって行われます。人工関節は最終的には交換が必要になる可能性があるため、このタイプの手術は通常、深刻な場合にのみ行われます。

新しい治療法

変形性関節症の病態生理学の新しい理解は、他の有望な治療オプションの研究につながりました。病気の進行においてMMPが果たす役割のために、研究者はこれらの影響を抑制するように設計された新しい薬を開発しています。 SpriferimとBMP-7は、軟骨の修復と再建に有望であることが示されています。抗異化薬、特にMMP阻害剤も、軟骨変性を停止させる能力があるため、変形性関節症の患者にとって実行可能な選択肢として検討されています。

検討されている別の治療オプションは、幹細胞を使用した再生治療です。患部の関節に注入された幹細胞は短時間で消失する傾向がありますが、変形性関節症の悪化につながることが多い免疫調節効果は長続きすることがわかりました。この治療法はまた、関節炎の状態によって影響を受けた関節の生体力学を改善し、影響を受けた関節の狭窄を遅らせることがわかった。

ビスフォスフォネートを使用した有望な治療法も検討中ですが、変形性関節症患者の特定のグループに対してのみ有効である可能性があります。ビスフォスフォネートは、骨密度の低下を遅らせるように設計された薬です。変形性関節症の人は通常、病変や骨棘を伴う骨肥厚を経験します。 6ヶ月の試験後に骨髄病変の減少が見られた人もいました。このタイプの薬は、骨髄病変があり、変形性関節症の初期段階にある人に役立つ可能性があります。

骨のカルシウムの喪失を促進する可能性のある溶骨性プロテアーゼを中和するように設計された新しい治療法もあります。動物実験では、これが骨や軟骨の変性を遅らせるのに効果的であることがわかっています。このタイプの中和が人間に効果があるかどうかを判断するには、さらに研究が必要です。

変形性関節症は炎症性免疫応答を引き起こすため、抗サイトカイン療法も有望な新しい治療法として検討されてきました。このタイプの薬は、関節内の免疫応答またはサイトカイン産生を妨げ、患部の腫れや痛みにつながる可能性のある炎症を軽減するのに役立ちます。炎症誘発性シグナル伝達ターゲティングは、炎症を軽減するのに役立つ効果的な新しい治療オプションでもあります。これらの治療法は変形性関節症を治療したり、失われた軟骨を再建するのに役立ちませんが、痛みの管理に役立つ可能性があります。

理解が進むにつれ、変形性関節症の新しい治療法の選択肢が、変形性関節症の患者に希望を与え始める可能性があります。