Dołącz do czytelników
Brak wyników

Zastosowanie kwasu hialuronowego w leczeniu choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego

Artykuł | 4 lipca 2018 | NR 7
316

Kwas hialuronowy jest szeroko stosowany jako wiskosuplementacja w leczeniu choroby zwyrodnieniowej stawów. Jest to polisacharyd, należący do glikozaminoglikanów. W organizmie ludzkim jest składnikiem tkanki łącznej, będąc również jednym z głównych składników płynu stawowego oraz macierzy zewnątrzkomórkowej. Kwas hialuronowy odpowiada za wiskoelastyczność płynu stawowego 
i prawidłowe siły tarcia pomiędzy powierzchniami chrząstki stawowej, za elastyczność tkanki łącznej, co czyni ją opornymi na czynniki mechaniczne. Pomimo tego, że kwas hialuronowy jest rutynowo stosowany w chorobie zwyrodnieniowej stawów, dokładny mechanizm jego działania nie do końca jest znany. Nadal jest przedmiotem badań, w jaki sposób hamuje degradację chrząstki i zmniejsza wewnątrzstawowy stan zapalny. Używanie kwasu hialuronowego w połączeniu z niesteroidowymi lekami przeciwzapalnymi czy lekami przeciwreumatycznymi można uznać za obecny „złoty standard” leczenia zachowawczego zmian zwyrodnieniowych stawów.
 

Choroba zwyrodnieniowa stawów jest zespołem o etiologii wieloczynnikowej, w którego następstwie dochodzi do zaburzeń równowagi w tworzeniu i niszczeniu chrząstki stawowej oraz degradacji wszystkich elementów stawu. Szacuje się, że w Polsce dotyczy 20–30% populacji powyżej 40. roku życia i jest jedną z głównych przyczyn kalectwa w wieku późniejszym. W leczeniu zachowawczym stosuje się głównie niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ), fizykoterapię oraz wiskosuplementację. W latach ostatnich lat nastąpił znaczący rozwój w zastosowaniu czynników autogennych, takich jak osocze bogatopłytkowe czy komórki macierzyste. Kwas hialuronowy jest szeroko stosowany i zalecany właśnie jako wiskosuplementacja w zmianach zwyrodnieniowych zarówno idiopatycznych, jak i pochodzenia reumatoidalnego, zapalnego czy pourazowych. Odpowiada on za elastyczność tkanki łącznej i właściwości wiskoelastyczne płynu stawowego. Zaobserwowano, że wykazuje również działanie przeciwbólowe, przeciwzapalne oraz chondroprotekcyjne.

Kwas hialuronowy w budowie powierzchni stawowej

Powierzchnię stawową pokrywa chrząstka szklista, składająca się z pięciu warstw: powierzchniowej, pośredniej, promienistej (głębokiej), wapniejącej oraz podchrzęstnej.

Jej najbardziej zewnętrzną częścią jest warstwa powierzchniowa, leżąca w bezpośrednim sąsiedztwie jamy stawu. Pozbawiona jest komórek, za to zawiera liczne, ułożone równolegle do powierzchni stawowej, włókna kolagenu (typ II, IX i XI), mało glikozaminoglikanów i jest bogata w kwas hialuronowy. Warstwa powierzchniowa, stanowiąca ok. 10% grubości chrząstki, pełni funkcję błony ochronnej dla niżej leżących struktur chrzęstnych. W kolej warstwie, budującej 40% objętości chrząstki, włókna kolagenowe ułożone są skośnie. Dwie najgłębsze warstwy, stanowiące 50% grubości chrząstki, to warstwa promienista o prostopadłym przebiegu włókien kolagenu i warstwa zwapniała chrząstki, bezpośrednio stykająca się z warstwą podchrzęstną kości. Ten złożony, warstwowy układ włókien kolagenowych zapewnia chrząstce stawowej odpowiednią wytrzymałość i skuteczne rozpraszanie sił działających na staw w trakcie poruszania się ciała, a tym samym efektywną amortyzację i ochronę aparatu ruchu przed uszkodzeniem. Molekularnie strukturalną podstawę chrząstki stanowią agregaty proteoglikanu (agrekany), które w głównej mierze tworzone są przez różne glikozaminoglikany (GAG; siarczan chondroityny, dermatanu, keratanu, heparanu) połączone z innym ich rodzajem, czyli kwasem hialuronowym, który w odróżnieniu od pozostałych nie jest siarczanem. Wzajemne proporcje wspomnianych związków zmieniają się wraz z wiekiem, co może też stanowić podstawę diagnostyczną stopnia uszkodzenia struktur chrząstki stawowej. Cząsteczka agrekanu składa się z białka stanowiącego rdzeń cząsteczki, do którego poprzez specyficzne białka przyłączonych jest ok. 100 łańcuchów siarczanu chondroityny i w wielu przypadkach taka sama ilość ułożonych za nimi łańcuchów siarczanu keratanu. Cały kompleks jest dużą makromolekułą, o wielkości ok. 100 MDa, wykazującą ogromne zróżnicowanie zarówno w rozmiarze, jak i składzie. Koniec białka tworzącego rdzeń proteoglikanu, za pomocą specyficznych białek, połączony jest z długimi nićmi kwasu hialuronowego (ok. 100 białek rdzeniowych na jeden łańcuch kwasu hialuronowego). 

Chondrocyty (komórki chrzęstne) stanowią tylko ok. 1% objętości chrząstki i są odpowiedzialne za syntezę, katabolizm i ogólną homeostazę chrząstki. Pozostają zawieszone w macierzy, która składa się głównie z wody (60–80% całej masy), kolagenu (60% suchej masy) i proteoglikanów (30% suchej masy). Fizjologia chrząstki i jej charakterystyczne, lepko-elastyczne (wiskoelastyczne) właściwości bezpośrednio wynikają z faktu, że to właśnie woda jest jej głównym składnikiem.. Przeciętnie grubość chrząstki waha się w granicach 0,5–2 mm; najgrubsza występuje na powierzchni stawowej rzepki, gdzie dochodzi do 6 mm. Ze względu na to, że u dorosłych chrząstka stawowa nie ma zakończeń nerwowych ani naczyń krwionośnych, jej zdolności regeneracyjne są ograniczone. Odżywiana jest drogą dyfuzji poprzez płyn stawowy, w skład którego wchodzą kwas hialuronowy, lubrycyna, proteinazy i kolagenzy. Wydzielany jest on przez komórki błony maziowej i tworzy na jej powierzchni warstwę o grubości ok. 50 µm. Najważniejszą funkcją płynu stawowego jest zmniejszenie tarcia pomiędzy powierzchniami chrząstek stawowych. Polisacharydowa budowa kwasu hialuronowego zapewnia, dzięki oddziaływaniom cukier – cukier i/lub cukier – białko, utworzenie lepkiej bariery na powierzchni chrząstki, skutecznie zapobiegającej jej degradacji, poprzez minimalizację uwalniania z zewnątrzkomórkowej macierzy proteoglikanów. Polisacharyd, jakim jest siarczan chondroityny (SC), stanowi podstawowy składnik macierzy zewnątrzkomórkowej wszystkich tkanek łącznych. Jego główną funkcją jest tworzenie proteoglikanów poprzez kowalencyjne połączenie z białkami. Podstawową cegiełkę strukturalną (monomer) chrząstkowego polisacharydu, jakim jest siarczan chondroityny, tworzy disacharyd, w skład którego wchodzi cząsteczka kwasu D-glukuronowego  połączona wiązaniem 1,3 z cząsteczką N-acetyl-D-galaktozaminy. Monomery te są z kolei połączone ze sobą wiązaniem 1,4.

Polisacharydowe łańcuchy GAG po syntezie poddawane są modyfikacjom, poprzez przyłączenie do cząsteczki galaktozaminy grup sulfonowych w pozycji 4 albo 6. Zjonizowane grupy sulfonowe wraz z grupami karboksylowymi nadają łańcuchowi GAG ładunek ujemny.

Wzór rozmieszczenia grup sulfonowych w monomerach chondroityny jest różny w stawowej chrząstce ludzkiej, w zależności od wieku i obszaru chrząstki. 

Powierzchnia stawowa tylko pozornie jest gładka, w rzeczywistości ma bardzo złożoną strukturę, na którą składają się liczne pofałdowania, drobniejsze zagłębienia i jeszcze niższego rzędu grzebienie. Dzięki takiej budowie powierzchnia chrząstki stawowej może osiągać bar-
dzo niski współczynnik tarcia, który waha się w zakresie 0,01–0,02 (dla kolana wynosi tylko 0,002). Współczynnik ten jest odwrotnie proporcjonalny do wzrostu obciążenia i znacząco zmniejsza się w wyniku pokrycia powierzchni stawu mazią stawową. Biomechaniczne właściwości chrząstki stawowej wynikają głównie z fizykochemicznych właściwości glikozaminoglikanów, stanowiących 80–90% masy proteoglikanów. Obecność szeregowo ułożonych grup hydroksylowych, zjonizowanych sulfonowych i karboksylowych powoduje przyciąganie do proteoglikanów, w wyniku pojawienia się sił elektrostatycznych, dużej liczby cząsteczek wody. Dipole wody pod wpływem nagromadzenia ładunków ujemnych organizują się w wielowarstwowe układy otaczające przyciągające je ładunki. Prowadzi to do powstania gradientów osmotycznych i indukcji wewnętrznego ciśnienia obrzmienia (swelling pressure). Kiedy chrząstka stawowa jest poddawana obciążeniu, związana elektrostatycznie woda jest wyciskana spomiędzy struktur proteoglikanów. Zbliżające się w następstwie tego do siebie ujemnie naładowane grupy powodują dalszy wzrost ciśnienia, dodatkowo utwardzając chrząstkę. Kiedy ucisk mija, dipole wody wracają do otoczenia ładunków ujemnych, odtwarzając uporządkowaną strukturę chrząstki. 

Mechanizmy rozwoju stanu zwyrodnieniowego

Jeden z najczęściej proponowanych mechanizmów rozwoju stanu zwyrodnieniowego chrząstki stawowej jako główną jego przyczynę podaje wysoką dynamikę bodźca mechanicznego, który jest bardzo silny i działa krótko. Jego uszkadzający wpływ wynika z tego, że chrząstka stawowa i leżące pod nią warstwy wymagają czasu, aby dostosować kształt do raptownie zmieniających się warunków mechanicznych. Przy zbyt silnym bodźcu mechanizm ten nie może zadziałać i misterna struktura, oparta na koncepcji „materaca wypełnionego wodą”, może ulec uszkodzeniu i stracić swe hydrodynamiczne właściwości. W ten sposób może się rozpocząć proces depolimeryzacji proteoglikanów i degradacji chrząstki stawowej. W tabeli 1 poda...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 4 wydaia czasopisma "Praktyczna Ortopedia i Traumatologia"
  • Nielimitowany dostęp do całego archiwum czasopisma
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy