Μεταβολές του αρθρικού υμένα σε πάσχοντες από εκφυλιστική οστεοαρθρίτιδα του γόνατος: μελέτη στο οπτικό και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο

Abstract

Twenty- nine patients, 16 women and 13 men, with knee osteοarthritisparticipated in the present study. Patients with grade 3 of severity ofosteoarthritis, interjoint cortisone or enzymes injections or high grade of limitationof motion were excluded from the study. All patients underwent kneearthroscopy, during which the macroscopical findings were evaluated andbiopsies were taken from the lateral and medial part of the knee. Arthroscopywas performed using a 30° angle arthroscοpe. Synovial biopsies obtained duringarthroscopy were processed for :a) Light microscopy : tissues were fixed in formaldeyde 10%, dehydraded ingraded ethanol series, xylol and embedded in paraffin, and were stained withhaematoxylin- eosin, Gomori and Masson.b) Transmission electron microscopy. The classical method of tissue processingfor transmission electron microscopy was used.The macroscopical changes included thickening of the synovium in all patientswhich was significantly excessive in 10/29 patients ( 34.3%). Degenerativechanges of grade 2 were noted in 10/29 patients and in the remaining theseverity was of grade 1. Meniscus tear was found in 23/29 patients.Light microscopy revealed a moderate hypertrophy of synovial cells with apartial villous appearance of the synovium. Oedema, hypertrophy of vessel wallsand hypertrophy of endothelial cells in many capillaries were also seen. Therewas a slight inflammatory infiltration with lymphocytes and a few plasma cells.Significant increase in fibrosis with presence of collagen fibers was only found in3 cases.Electron microscopy revealed :1) Oedema within the synovial cells and hyperplasia mainly of type B cells.These cells often presented an intracellular oedema, thickening of their villiand processes which extended to the apical portion of the cells and several ofthem projected in the joint cavity or were loose in it. Processes were eitherempty of organelles or had areas of dense accumulation of intermediatefillaments. Microtubules were observed interspersed between theintermediate filaments and were increased in type A cells.2) Gap junctions were observed between cell processes, mainly between type Bcells. Punctuate adherens were abundant along any point of cell membranecontact.3) Many centromeres were observed mainly in type B cells as well as incytoplasmic processes.4) Mitochondria appeared swollen and showed various degree of degenerationwith cristernae lysis and distortion and their matrix had lost its normal density.Myelin figures were found inside the mitochondria.5) Abundant collagen fibers were observed intercellularly and around vessels,the quantity and density of which were related to the degree of synovial celldegeneration. A distinct perivascular fibrosis was also noted. The increase incollagen concentration could possibly contribute to the impairment of varioussubstances diffusion from the cells to the capillaries and vice versa.6) The nuclei were basically euchromatic and in a few of them a nucleolus couldbe seen. Nuclear fibrous bodies surrounded by a clear zone were observed inall types of cells.7) The dilation of rough endoplasmic reticulum combined with the affectedswollen mitochondria are indicating cell degeneration. A dilation of Golgicomplexes was also present. These findings may represent cell hyperplasiaas a “repair response”.8) Infiltration with neutrophils, plasma cells and natural killer cells was alsoobserved. Giant cells were also seen. A fatty degeneration of cells was noted.In conclusion, these findings show that certain significant ultrastructuralchanges occur in the synovium in osteoarthritis. These changes mainly consist ofa) oedema and cell hyperplasia, b) inversion of the predominant cell type from Ato B, c) excessive mitochondria alterations, d) presence of abumdant collagenfibers and fibrosis mainly perivascularly, e) changes in the rough endoplasmicreticulum and Golgi complexes and f) inflammatory cell infiltration and giant cellconcentration.These changes are possibly directly or undirectly related to thepathogenesis of osteoarthritis

Στην παρούσα μελέτη συμμετείχαν 29 ασθενείς, 16 γυναίκες και 13άνδρες, οι οποίοι έπασχαν από οστεοαρθρίτιδα γόνατος. Από τη μελέτηαποκλείσθηκαν ασθενείς με 3ου βαθμού αλλοιώσεις, όσοι είχαν υποβληθεί σεενδαρθρική ένεση κορτιζόνης ή ενζύμων και όσοι εμφάνιζαν μεγάλου βαθμούπεριορισμό της κινητικότητας της άρθρωσης. Οι ασθενείς υποβλήθηκαν σεαρθροσκόπηση του γόνατος , κατά την οποία αξιολογήθηκαν τα μακροσκοπικάευρήματα και πραγματοποιήθηκαν βιοψίες του αρθρικού υμένα από το έσω καιέξω διαμέρισμα του γόνατος. Η αρθροσκόπηση διενεργήθηκε με αρθροσκόπιογωνίας απόκλισης 30°.Τα οστεοτεμάχια που λαμβάνονταν διαχωρίστηκαν :Α) Για μελέτη στο οπτικό μικροσκόπιο : τα τεμάχια μονιμοποιήθηκαν σε διάλυμαφορμαλδεύδης 10%, αφυδατώθηκαν σε οινόπνευμα διαφόρων βαθμών,διαφανοποιήθηκαν με ξυλόλη και εμποτίστηκαν με παραφίνη. Χρησιμοποιήθηκανοι χρώσεις αιματοξυλίνης- εωσίνης και οι ειδικές ιστοχημικές χρώσεις Gomori καιMasson.Β) Για μελέτη στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο : η μέθοδος παρασκευής καιεπεξεργασίας των ιστοτεμαχίων έγινε σύμφωνα με την κλασσική μέθοδοπροετοιμασίας ιστών για παρατήρηση με ΗΜ διερχόμενης δέσμης.Οσον αφορά τα μακροσκοπικά ευρήματα διαπιστώθηκε πάχυνση τουαρθρικού υμένα σε όλους τους ασθενείς, η οποία ήταν ιδιαίτερα αυξημένη σε10/29 ασθενείς ( 34.3%). Σε 10/29 ασθενείς παρατηρήθηκαν εκφυλιστικέςαλλοιώσεις 2ου βαθμού ενώ στους υπόλοιπους 1ου βαθμού. Σε 23/29 ασθενείςπαρατηρήθηκε ρήξη μηνίσκου.Με το οπτικό μικροσκόπιο διαπιστώθηκε μέτρια υπερπλασία τωνσυνοβιακών κυττάρων με μερική θηλώδη διαμόρφωση του αρθρικού υμένα. Στουπόστρωμα παρατηρήθηκε οίδημα, πολλά τριχοειδή με υπερπλασία τωνενδοθηλιακών κυττάρων και πάχυνση του τοιχώματος των αγγείων. Ηφλεγμονώδης διήθηση ήταν ήπια και αποτελούνταν από λεμφοκύτταρα και λίγαπλασματοκύτταρα. Μόνον σε 3 περιπτώσεις παρατηρήθηκε σημαντική αύξησητου ινώδους συνδετικού ιστού με παρουσία κολλαγόνων ινών.Οσον αφορά τα ευρήματα του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου διαπιστώθηκαντα εξής :1) Οίδημα μεταξύ των κυττάρων και υπερπλασία κυρίως των τύπου Β κυττάρων.Τα κύτταρα παρουσίαζαν ενίοτε ενδοκυττάριο οίδημα, πάχυνση τωνψευδοποδίων και προσεκβολές που εκτείνονταν στο άνω άκρο της στιβάδαςτων κυττάρων και ορισμένες κατέληγαν ως προβολή στο μεσάρθριο χώρο ήεμφανίζονταν ελεύθερες μέσα σε αυτόν. Οι προσεκβολές άλλοτε ήταν κενές ήπαρουσίαζαν πυκνή συσσώρευση διάμεσων ινιδίων. Ανάμεσα στα διάμεσαινίδια υπήρχαν μικροσωληνάρια τα οποία ήταν αυξημένα στα κύτταρα τύπουΑ.2) Χασματοσυνδέσεις διαπιστώθηκαν μεταξύ των κυτταρικών προσεκβολών καικυρίως μεταξύ των κυττάρων τύπου Β. Πολυάριθμες στικτές προσκολλήσεις(punctate adherens) κατά μήκος οποιουδήποτε σημείου επαφής τηςκυτταρικής μεμβράνης ήταν επίσης ορατές.3) Παρατηρήθηκαν πολλά κεντροσωμάτια, κυρίως στα κύτταρα τύπου Β, όπωςκαι σε κυτταροπλασματικές προσεκβολές.4) Τα μιτοχόνδρια ήταν διατεταμένα και παρουσίαζαν διαφόρου βαθμού λύσηκαι ρήξη των ακρολοφιών, με τη θεμέλια ουσία να έχει χάσει την φυσιολογικήτης πυκνότητα. Μέσα στα μιτοχόνδρια βρέθηκαν μυελινικοί σχηματισμοί. Οιαλλοιώσεις αυτές φαίνεται ότι χαρακτηρίζουν την ΟΑ.5) Παρατηρήθηκαν άφθονες κολλαγόνες ίνες μεταξύ των κυττάρων και τωντριχοειδών, η ποσότητα και πυκνότητα των οποίων ήταν ανάλογη με τοβαθμό εκφύλισης των κυττάρων του αρθρικού υμένα. Παρατηρήθηκεχαρακτηριστική περιαγγειακή ίνωση. Η αύξηση των κολλαγόνων ινώνπιθανόν συμμετέχει στη διαταραχή της διάχυσης ουσιών από τα κύτταρα στατριχοειδή και αντίστροφα.6) Οι πυρήνες ήταν βασικά ευχρωματικοί και σε ελάχιστους ήταν εμφανές τοπυρήνιο. Σε όλους τους τύπους κυττάρων εμφανίζονταν πυρηνικά ινώδησωμάτια τα οποία περιβάλλονταν από διαφανή ζώνη. Οι πυρήνες ενίοτεεμφάνιζαν κυτταροπλασματικές προσεκβολές.7) Παρατηρήθηκε διάταση του τραχέως ενδοπλασματικού δικτύου, η οποία μαζίμε τη διάταση των μιτοχονδρίων συνηγορεί με κενοτοπιώδη εκφύλιση τωνκυττάρων. Παράλληλα υπήρχε διάταση της συσκευής Golgi. Τα παραπάνωευρήματα υποδηλώνουν την προσπάθεια αντισταθμιστικής υπερτροφίας τωνκυττάρων.8) Παρατηρήθηκαν στις περισσότερες περιπτώσεις ουδετερόφιλα,πλασματοκύτταρα, φονικά κύτταρα και γιγαντοκύτταρα. Επίσηςπαρατηρήθηκε λιπώδης εκφύλιση των κυττάρων.Συμπερασματικά φαίνεται ότι σε επίπεδο λεπτής υφής παρατηρούνταιορισμένες σημαντικές αλλοιώσεις στον αρθρικό υμένα στην ΟΑ σε σύγκριση μετον φυσιολογικό αρθρικό υμένα. Αυτές κυρίως συνίστανται σε α) οίδημα καιυπερπλασία των κυττάρων, β) σε αναστροφή του τύπου των κυττάρων πουεπικρατούν, από Α σε Β, γ) σημαντικές αλλοιώσεις των μιτοχονδρίων, δ)παρουσία αφθόνων κολλαγόνων ινών και ίνωσης κυρίως περιαγγειακής, ε)αλλοιώσεις στο τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο και τη συσκευή Golgi και στ) στηνπαρουσία φλεγμονωδών κυττάρων και γιγαντοκυττάρων.Οι αλλοιώσεις αυτές είναι πιθανόν να σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με τηνπαθογένεση της οστεοαρθρίτιδας